EP4347151A1 - Device and method for the cold-forming profiling of workpieces - Google Patents
Device and method for the cold-forming profiling of workpiecesInfo
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- EP4347151A1 EP4347151A1 EP22732951.3A EP22732951A EP4347151A1 EP 4347151 A1 EP4347151 A1 EP 4347151A1 EP 22732951 A EP22732951 A EP 22732951A EP 4347151 A1 EP4347151 A1 EP 4347151A1
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- EP
- European Patent Office
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- tool
- axis
- workpiece
- tool holder
- movement
- Prior art date
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- Pending
Links
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Classifications
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- B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
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- B21H1/18—Making articles shaped as bodies of revolution cylinders, e.g. rolled transversely cross-rolling
- B21H1/20—Making articles shaped as bodies of revolution cylinders, e.g. rolled transversely cross-rolling rolled longitudinally
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
- B21H5/00—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
- B21H5/02—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls
Definitions
- the invention relates to the field of creating profiles, in particular by cold forming, for example in rotationally symmetrical solid or hollow parts. It relates to devices and methods according to the generic terms of the patent claims.
- a method that makes it possible to create a profile in a workpiece up to an outwardly projecting shoulder of the workpiece is known, for example, from WO 2007/009267 A1.
- a cylindrical, thin-walled hollow part which sits on an externally profiled mandrel, is cold-formed with a profile running essentially parallel to the longitudinal axis of the hollow part, in that radially to the longitudinal axis of the hollow part, at least one profiling tool is suddenly hammered on the hollow part from the outside to act is brought.
- the profiling tool is brought into action on the surface of the hollow part in an oscillating manner in a direction perpendicular to the longitudinal axis, that is to say by means of a radially running, linear reciprocating movement. And the profiling tool is shifted axially relative to the hollow part with the same radial infeed depth until the desired profile length is reached, wherein the machining of the hollow part can be started at an outwardly protruding shoulder of the hollow part.
- a method is known from WO 2020/099536 which makes it possible to produce profiling very close to a shoulder that protrudes far radially outwards.
- the process makes it possible to create profiling even when this requires strong material deformations, for example in the case of gears with a large module, especially in solid material.
- a high surface quality can be achieved with the method, which generally does not require post-processing, although, at least in solid material, the length of profiling produced in this way is quite limited, at least when high accuracy requirements are placed on the profiling.
- a further possible object of the invention is to make it possible to create a profile with a particularly high surface quality.
- Another possible object of the invention is to produce profilings of great length, in particular in profilings that require major material deformations, such as in gears with a large modulus, especially in solid material.
- a further possible object of the invention is to enable a particularly precise creation of a profile, in particular in solid material and in the case of large profile lengths.
- Another possible object of the invention is to enable profiling with particularly high productivity.
- a further possible object of the invention is to enable profiling close to a workpiece projection, for example close to an outwardly protruding shoulder of the workpiece to be profiled.
- At least one of these tasks can be solved by the devices and/or methods described below.
- a tool holder and with it a tool that is held by the tool holder, is driven into a complex movement that has at least two components, namely a revolving movement, for example along an orbit, similar to a planet, and a rotary movement around the own axis. These two movements are synchronized with each other.
- the revolving movement can be a periodic movement.
- a corresponding drive device can be provided to generate the rotary movement.
- the tool holder and thus also the tool can be periodically brought to a workpiece to be machined and have a shaping effect on it and then move away from the workpiece again in order to then approach it again, etc.
- the tool can be rotated once per revolution (or also every second or every third rotation) are brought into forming engagement with the workpiece.
- the tool can repeatedly process the workpiece in a new way in a cold-forming manner.
- the tool may have an effective area that repeatedly machines the workpiece in a machining area of the workpiece.
- a direction of rotation of the tool holder about the axis of rotation can in particular be opposite to a direction of rotation of the revolving movement.
- the tool can therefore intervene periodically (because of the rotary movement) in the workpiece for a short period of time, and within this short period of time in which the tool (more precisely: the effective range of the tool) is in contact with the workpiece, it rotates
- the tool not only rotates around the tool axis, if necessary, but also around the axis of rotation of the tool holder, so that (during the short period mentioned) in addition to the rotational movement mediated by the tool holder, there is also a movement of the tool that can be opposite to the rotational movement.
- the length of a contact area in which the effective area of the tool is in contact with the workpiece during a forming operation can be less than would be the case with the method according to the cited WO 2005/075125 A1.
- the processing of the workpiece to create the profiling is made up of a large number of individual processing steps that are axially shifted relative to one another along the axial profile extension and that overlap one another only to a small extent.
- a high surface quality and, above all, a high level of precision Profiling can be so achievable. Accordingly, post-processing, as may be necessary in the case of the method according to WO 2007/009267 A1 in the case of particularly high demands on the surface quality, can be avoided.
- the rotational movement of the tool holder about its own axis together with the synchronization mentioned can cause the tool holder to be in a desired or predetermined azimuthal orientation whenever the tool is brought into engagement with the workpiece, for example always in the same azimuthal orientation. Due to said rotary movement, there is a change in the azimuthal orientation of the tool holder during each engagement; The azimuthal alignment changes over the duration of the intervention, for example in the same way with each intervention of the tool.
- the rotational movement of the tool holder can be synchronized with the rotational movement of the tool holder such that the tool holder passes through the same azimuthal orientations during each of the forming interventions.
- azimuth and azimuthal refer to the axis of rotation of the tool holder unless otherwise specified.
- the synchronization enables a useful use of a tool that is mounted so that it can rotate about a tool axis that is different from the axis of rotation mentioned.
- a tool can be used that has a rotationally symmetrical effective area.
- the tool can thus be a roller, for example, as is known, for example, from the cited WO 2005/075125 A1.
- the tool Due to the tool holder's own rotation around its axis of rotation, while the tool axis is rotating around the axis of rotation, the tool can move away from the workpiece relatively quickly after the intervention has taken place, so that contact with a workpiece projection, e.g. a workpiece shoulder, can be avoided, and thus a reshaping of the workpiece projection by the tool can be omitted.
- a workpiece projection e.g. a workpiece shoulder
- an axial feed of the workpiece can be provided.
- the rotary movement can take place, for example, during the entire revolution or continuously.
- the rotational movement of the tool holder can be easily synchronized with the rotary movement of the tool holder.
- the two movements can be synchronized mechanically.
- a mechanical synchronization device can therefore be provided for this synchronization.
- the movements mentioned can also be synchronized with one another in a different way, for example electronically, ie by an electronic synchronization device.
- the named synchronization device which is also referred to below as the second synchronization device, has a planetary gear.
- it can have a ring gear and a planetary gear running in the ring gear, with the planetary gear being part of the tool holder or at least being firmly connected to the tool holder or rotating with the rotary movement of the tool holder about the axis of rotation and also taking part in the revolving movement mentioned .
- the axis of the planet wheel can be coaxial with the axis of rotation.
- the planetary gear can also drive the tool holder to rotate about its axis of rotation.
- the drive device already mentioned above for generating the rotational movement of the tool holder about its axis of rotation of the tool holder can therefore have a planetary gear.
- a planetary gear can be provided, which at the same time generates the rotational movement of the tool holder about its axis of rotation and synchronizes this rotational movement with the revolving movement of the tool holder.
- the said, for example planetary orbital movement can be imparted to the tool holder by a revolving body.
- the tool holder can in which Recirculating body be stored, in particular be rotatably mounted about its axis of rotation.
- the rotating body can, for example, perform a rotation about a rotating body axis, and the axis of rotation of the tool holder is spaced from the rotating body axis, so that the axis of rotation performs a revolving movement essentially along a circular path.
- this revolving movement can generate the rotary movement of the workpiece holder, mediated by the planetary gear.
- the recirculating body axis can be aligned coaxially to an axis of the ring gear.
- the drive device already mentioned above for generating the rotational movement of the tool holder about its axis of rotation can therefore have the revolving body and a planetary gear.
- a drive shaft for driving the revolving body for its rotation about its revolving body axis can belong to the named drive device.
- a drive shaft for driving the rotating body to rotate about its rotating body axis can, in addition to the rotating body, also belong to a drive device for generating a movement of the rotating body.
- a radial infeed of the tool holder perpendicular to a longitudinal axis of the workpiece or a workpiece holder holding the workpiece—can be provided, so that the tool engages ever more deeply in the workpiece during the course of machining.
- the tool holder can be advanced radially until a desired profile depth is reached.
- the radial infeed can be realized in that the revolving body or in particular a revolving body axis of the revolving body is moved towards the longitudinal axis, ie in this sense undergoes a radial feed.
- the rotating body can be mounted in a profiling head, in particular rotatably mounted in the profiling head about its rotating body axis, and the profiling head can be driven to move toward the longitudinal axis.
- the recirculating body while rotating about its recirculating body axis, be moved towards the longitudinal axis by means of a drive for the radial delivery. And the recirculating body axis can be moved toward the longitudinal axis accordingly.
- the described complex movement of the tool holder (and of the tool) can also have a further component, namely the described movement running radially to the longitudinal axis (radial infeed movement).
- the axis of rotation of the tool holder can correspondingly perform a movement resulting from a circular movement superimposed with a linear movement of the center of the circle, in particular where the linear movement takes place in a plane defined by the circular movement.
- Said rotational movement can have a varying rotational speed, in particular a rotational speed that varies periodically at least in sections.
- Said rotational movement can be, for example, an intermittent rotation.
- the rotational speed of the rotational movement of the workpiece or the workpiece holder has successive phases of relatively higher rotational speed and relatively lower rotational speed.
- the processing of the workpiece by the tool can in particular take place during phases of relatively lower rotation speed.
- a synchronization of the rotational movement of the workpiece holder with the revolving movement of the tool holder can be provided. This can ensure that the machining of the workpiece always takes place at the same positions along the circumference of the workpiece.
- a synchronization device also referred to below as a first synchronization device can be an electronic synchronization device.
- the first synchronization device can, for example, synchronize the drive for rotating the workpiece or workpiece holder with the drive shaft for driving the revolving body to rotate about its revolving body axis.
- the method can in particular be a method for producing a profile body provided with a profile by cold forming a workpiece, wherein the workpiece can have a longitudinal axis and in a machining area an outer surface into which the profile is to be introduced.
- the Outer surface may extend along the longitudinal axis.
- the outer surface can be concentric to the longitudinal axis, for example conical or cylindrical.
- other shapes of the outer surface for example polygonal, for example in the case of prismatic machining areas, are also possible.
- the workpiece performs a rotational movement around the longitudinal axis.
- the workpiece in particular the outer surface mentioned, is machined by a tool in a large number of successively executed forming operations, in which the tool or, more precisely, an effective area of the tool comes into contact with the machining area.
- the corresponding tool movement has already been described above.
- the tool is held by a tool holder, and the tool holder is supported in a revolving body so as to be rotatable about an axis of rotation of the tool holder and is driven to rotate about its axis of rotation. And the tool holder is driven to revolve motion by the revolving body; in particular, the tool holder is driven by the revolving body to move along a revolving path.
- the tool is mounted in the tool holder such that it can rotate about a tool axis, the tool axis not being identical to the axis of rotation of the tool holder.
- the tool axis can be spaced apart from the axis of rotation of the tool holder.
- the two axes can, for example, be directed parallel to one another.
- "spaced" means that the axes, mathematically conceived as straight lines, do not intersect.
- the tool movement in the vicinity of the workpiece can be described as a movement along a hypocycloid, for example an ellipse, and this in turn can be described in the vicinity of the engagement , can be approximately described by a circular movement, whereby the diameter of this circular movement can be significantly smaller than the diameter of the orbital movement. It is thus possible to produce profiling closer to an outwardly protruding shoulder of the workpiece to be profiled than is the case with the same rotary movement according to the method from WO 2005/075125 A1.
- profiling can also be produced up to a similarly close distance to an outwardly protruding shoulder of the workpiece to be profiled.
- the circulation diameter is chosen to be correspondingly small, for example similarly small as the diameter of the circular movement just mentioned. The consequence of this, however, is that the forces available for forming the workpiece are then significantly smaller, so that, for example, large toothing modules cannot be produced from solid material.
- the tool can be freely rotatable about the tool axis. In this way, the tool can be made to rotate around the tool axis by engaging in the workpiece.
- the tool can have an effective area that is rotationally symmetrical with respect to the tool axis. In this way, the result of an intervention can be independent of a rotational orientation of the tool with respect to the tool axis that is present during the intervention.
- the tool can be designed, for example, as a roller.
- the rotational movement of the workpiece is synchronized with the revolving movement of the tool holder in such a way that a plurality of the shaping interventions take place at different positions distributed over a circumference of the workpiece.
- the positions mentioned can be positions at which profile gaps of the profiling are to be created. If the process results in internal profiling of the workpiece is generated, the positions can be such positions that are to be created between adjacent profile gaps of the inner profiling.
- the rotational movement of the tool holder is synchronized with the revolving movement of the tool holder in such a way that the tool runs through the same azimuthal orientations during each of the forming interventions.
- a profiling can be created, for example, which comes close to a profiling limiting structure for example, approaches a workpiece projection.
- the revolving body can, as described above, have a revolving body axis about which it rotates, and the workpiece moves relative to the revolving body axis parallel to the longitudinal axis.
- the workpiece can be driven to move parallel to the longitudinal axis (axial feed).
- An axial feed can cause the tool engagements to take place at different axial positions (relative to the longitudinal axis) in the course of the process.
- a workpiece holder holding the workpiece can be driven in a direction parallel to the longitudinal axis by means of a drive.
- the method can also be viewed as a method for profiling a workpiece and/or as a method for producing a profiling in a workpiece.
- the workpiece can be a hollow part, in particular a rotationally symmetrical, for example cylindrical, hollow part.
- the workpiece can be a solid part, in particular a rotationally symmetrical, for example cylindrical, solid part.
- the workpiece can be a metal workpiece.
- the processing area can be an area in which the profiling is to be introduced, ie an area to be profiled.
- the machining area can be an axially delimited section of the workpiece, for example an end piece of a tubular or rod-shaped workpiece.
- the workpiece can have a second area adjoining the machining area. Adjacent to the machining area, this second area can have a profiling limiting structure, for example a workpiece projection, which has a radial extension at least in one (azimuthal) angular area around the longitudinal axis, which is greater than a radial extension of the outer surface in the machining area where this adjacent to the workpiece projection.
- the profiling limiting structure can be a profiling obstacle, for example a workpiece shoulder.
- a contouring limiting structure may form an end or a boundary of the contouring.
- the outer surface can be rotationally symmetrical, for example cylindrical or also conical.
- the outer surface can also be configured differently, for example polygonally.
- the profiling can be an external profiling. This can be created in a hollow part or in a solid part. In the case of hollow parts, it is also possible, for example, for an outer and inner profile to be produced at the same time, for example if it is provided that the workpiece in its processing area rests on a externally profiled dome sits. Furthermore, it is also possible for an internal toothing to be produced in a hollow part without an external toothing also being produced at the same time. Provision can also be made for the workpiece to be seated on an externally profiled dome in its machining area.
- the profiling can have a large number of profile gaps (indentations in the workpiece in the machining area), which are distributed over the circumference, in particular, for example, are distributed evenly over the circumference.
- profile gaps can also be distributed unevenly over the circumference.
- the revolving movement of the tool holder can be a continuous movement and can in particular take place at a constant speed.
- the rotary movement of the tool holder can be a continuous movement and can in particular take place at a constant rotational speed.
- these two speeds can have a time-constant ratio to one another.
- the revolving movement can be a circular movement.
- a trajectory (movement path) that describes the movement of the tool holder can result in particular from a superimposition of the circumferential movement with a movement that is perpendicular (radial) to the longitudinal axis.
- the revolving body rotates about a revolving body axis. This allows the rotary movement of the tool holder to be generated. The revolving movement of the tool holder can take place in a plane perpendicular to the recirculating body axis.
- the recirculating body axis and the axis of rotation can be aligned parallel to one another.
- a direction of rotation of the rotary movement of the tool holder (around the axis of rotation) can be opposite (opposite sense of rotation), for example, to a direction of rotation of the revolving movement (around the revolving body axis).
- the revolving movement of the tool holder can take place in a plane to which the longitudinal axis is aligned parallel, and/or a plane perpendicular to the tool axis is perpendicular to a plane perpendicular to the longitudinal axis. This can be provided in particular for generating a profile running parallel to the longitudinal axis, for example straight teeth, especially if the
- Rotational movement of the workpiece or the workpiece holder is slowed down during the engagement or an intermittent rotational movement is provided.
- a different orientation can be provided.
- a plane perpendicular to the tool axis encloses a non-zero swivel angle with the longitudinal axis.
- This pivoting angle can be selected, for example, as a function of the helix angle of the profiling or of the rotational speed of the workpiece or workpiece holder during the intervention.
- the rotation of the rotating body can be a continuous movement and in particular can have a constant rotational speed.
- the rotary movement of the tool holder can be a continuous movement and in particular can have a constant rotational speed.
- these two rotational speeds can have a time-constant ratio to each other.
- a synchronization of these two rotational speeds can be achieved, for example, by means of a planetary gear, as already described above.
- the planetary gear can have a ring gear and a planet wheel running in the ring gear.
- the planet gear can be part of the tool holder. And it can perform the rotary movement together with this.
- the position of the planet gear can be fixed relative to the position of the tool axis.
- the ring gear can be fixed in a profiling head in which the rotating body is mounted, in particular rotatably mounted.
- the profiling head can be a bearing housing for accommodating or storing parts of the device.
- the profiling head can be a bearing housing for accommodating or storing parts of the device.
- the recirculating body be mounted, in particular rotatably mounted;
- the profiling head can be operatively connected to a drive, for example a linear drive, for the radial infeed.
- Two profiling heads can also be provided, each with at least one tool, for example with a first tool in a first profiling head and a second tool in a second profiling head. These can be arranged opposite one another with respect to the longitudinal axis, for example as a mirror image with respect to a plane containing the longitudinal axis. Both tools can, for example, be designed as rolling rollers.
- the two profiling heads in particular including the device parts provided in them such as revolving body and ring gear, can be designed the same or be manufactured according to the same specifications, with the movements of the device parts running mirror-inverted relative to a plane containing the longitudinal axis.
- the respective circumferential movements of the two tools mentioned can be different from one another, namely in particular run as mirror images of one another with respect to a plane containing the longitudinal axis.
- the respective circulating movements of the two tools mentioned can take place in one and the same plane.
- the circular movement of the first tool (the first profiling head) can thus be synchronized with the circular movement of the second tool (the second Profiling head) be synchronized so that the forming interventions of the two tools mentioned each take place simultaneously.
- tools can also be provided for other reasons and at other locations, for example within the same profiling head. These can, for example, be designed in the same way.
- the tools can be rollers, for example, in particular rollers of the same design. If several tool holders are provided, they can also be designed in the same way.
- a single tool holder can hold two or more tools, for example in such a way that their tool axes are evenly distributed azimuthally with respect to the axis of rotation of the tool holder.
- these tools can alternately engage the workpiece in a forming manner during successive revolutions.
- two or more tool holders can be provided, each of which holds (at least) one tool.
- the orbital movements of these tool holders can, for example, describe the same orbit; and they can be evenly distributed along the orbit.
- these tool holders can be uniformly distributed azimuthally with respect to the rotating body axis.
- one intervention in the workpiece can take place per rotation of the revolving body per tool holder.
- N indicates the number of tool holders, each with (at least) one tool.
- N indicates the number of tool holders, each with n tools, and two identical (or mirror-inverted) stamping heads are provided, the workpiece can therefore be machined with 2*N*h tools.
- the tools or at least their effective areas, can be manufactured according to the same specifications, for example.
- the tool can be a roller.
- the tool in its effective range, can have a shape which, in a section along a cutting plane, corresponds to the negative of the shape of a profile gap of the generating profiling, this cutting plane running through the effective range and containing the tool axis.
- a plane perpendicular to the tool axis is aligned perpendicular to a plane perpendicular to the longitudinal axis, it can be provided that in a section perpendicular to the salmon axis through the effective area during an intervention, the tool has a shape that is the negative of the shape of a profile gap corresponds to the generating profiling.
- profiling includes or is an external profiling.
- an internal profiling can optionally also be created - or not.
- the effective range can be rotationally symmetrical with respect to the tool axis.
- the effective area can be defined in that it is the area of the tool in which the tool comes into (direct) contact with the workpiece. However, it can be provided that with each intervention only a section of the effective area comes into (direct) contact with the workpiece. In the case of a tool which is mounted so as to be freely rotatable about the tool axis, it is essentially random which section of the effective range comes into (direct) contact with the workpiece during an intervention. If the tool is held by the tool holder as described, the tool axis can rotate with the associated tool holder. And if a planetary gear is provided which is part of the tool holder, then the relative position of the tool axis to the planetary gear can also be constant.
- the tool can be part of a tool insert of the tool holder, which can be fixed to at least one other part of the tool holder.
- the device can be a device for producing a profile body provided with a profile by cold forming a workpiece.
- the device can have:
- a drive device for generating a rotational movement of the workpiece holder about the longitudinal axis, in particular the rotational movement being intermittent or having alternating periods of standstill and periods of rotational movement;
- a tool holder for holding a tool, in particular wherein the tool holder is rotatably mounted in the revolving body about an axis of rotation of the tool holder;
- a drive device for generating a movement of the revolving body, by which the tool holder can be driven to perform a revolving movement, in particular along a revolving path.
- the device can have: - a first synchronization device for synchronizing the rotational movement of the workpiece holder with the revolving movement of the tool holder; and
- a second synchronization device for synchronizing the rotary movement of the tool holder with the rotary movement of the tool holder.
- the tool holder can have a pivot bearing, which defines a tool axis different from the axis of rotation of the tool holder, for receiving the tool; in such a way that the tool can be rotated about the tool axis.
- the tool can be freely rotatable about the tool axis.
- the device has the tool, which is mounted in the rotary bearing so that it can rotate about the tool axis.
- - is designed as a roller.
- the drive device for generating a rotary movement of the tool holder about its axis of rotation can be at least partially identical to the second synchronization device.
- the planetary gear already described can on the one hand be part of this drive device, converting the movement of the rotating body into the rotary movement of the tool holder, and on the other hand it can be part of the first synchronization device (or correspond to the first synchronization device) by converting the rotary movement of the tool holder coupled to the revolving movement of the tool holder.
- the drive device for generating a movement of the rotating body can have a drive spindle, for example. This can also be part of Be drive device for generating a rotary movement of the tool holder about its axis of rotation, for example mediated by the planetary gear.
- the circulating body can be mounted in a profiling head, in particular it can be mounted in a rotatable manner. And this can be driven towards the longitudinal axis by means of a drive for the radial infeed movement.
- the drive can, for example, be a drive for a movement of the profiling head running perpendicular to the longitudinal axis.
- the device can have a drive device for generating a movement of the workpiece holder parallel to the longitudinal axis. This allows tool engagements to occur progressively, for example, at positions further and further from an end of the workpiece. A progressive formation of the profiling parallel to the longitudinal axis can be made possible.
- the first synchronization device and the second synchronization device can be one and the same synchronization device or can be completely or partially different from one another.
- the first synchronization device can be set up to ensure that a rotational frequency of the revolving movement of the first tool holder is in a fixed (temporarily unchanged) ratio to a speed of the rotational movement of the workpiece.
- the second synchronization device can be set up to ensure that a rotational frequency of the revolving movement of the first tool holder is in a fixed (temporarily unchanged) ratio to a rotational speed of the rotary movement of the tool holder.
- the device can be set up in such a way that the cold forming of the workpiece can take place by means of a large number of forming operations carried out one after the other. This can be interventions by the same tool or by multiple tools.
- the first synchronization device can be set up to synchronize the rotational movement of the workpiece holder with the revolving movement of the tool holder in such a way that several of the forming interventions take place at different positions distributed over a circumference of the workpiece.
- the device can be set up in such a way that a tool comes into contact with the machining area in each of the shaping interventions.
- the device can be designed in such a way that in each of the shaping interventions the active area (more precisely: a section of the active area) of a tool comes into contact with the machining area.
- the respective tool (more precisely: its effective range or effective range section) can have a hammering effect on the outer surface (in the processing area).
- a tool can have a cold-forming effect on the machining area.
- the second synchronization device can be set up to synchronize the rotary movement of the tool holder with the rotary movement of the tool holder in such a way that the tool axis runs through the same (small) range of azimuthal positions (relative to the axis of rotation) in each of the forming interventions of the tool.
- the second synchronization device can be set up to synchronize the rotational movement of the at least one tool holder with the revolving movement of the respective tool holder in such a way that each of the tool axes passes through the same (small) range of azimuthal positions (relative to the axis of rotation) in each of the forming interventions of the corresponding tool.
- the first synchronization device can, for example, be set up such that one Nth of a period of the revolving movement is equal to an integer multiple of one rth of the period of the rotational movement of the workpiece.
- the interventions take place precisely at the positions along the circumference of the workpiece where profile gaps are to be created.
- the first synchronization device can be set up, for example, in such a way that one Nth of a period of the rotating movement is equal to one rth of the period of the rotational movement of the workpiece.
- the interventions take place at adjacent profile gap positions.
- the invention includes devices with features that correspond to the features of the described methods and, conversely, also methods with features that correspond to the features of the described devices.
- Fig. 1 shows a device for carrying out the method for cold forming
- Fig. 3 shows a tool holder with tool, in a section through its
- FIG. 4 shows a detail of a planetary gear with a planet wheel according to FIG. 3;
- FIG. 5 shows a detail of a device with two profiling heads, with symbolized radial infeed and axial feed;
- 6A shows an orbit of a tool holder
- 6B shows a radial infeed movement, symbolically; 6C shows a trajectory of a tool holder as a superimposition of circumferential movement and radial infeed;
- FIG. 7 shows a detail of a device with two profiling heads, each having three tool holders with two tools each; 8 shows a profile body with a shoulder projecting outwards; 9 shows a detail of a workpiece on an externally profiled mandrel, in a section perpendicular to the longitudinal axis;
- FIG. 10 shows a workpiece with a conical machining area, in a section containing the longitudinal axis;
- FIG. 11 shows a workpiece with a polygonal outer surface, in a section perpendicular to the longitudinal axis;
- 12 shows a workpiece or a profile body with two axially spaced, radially outwardly directed profiling limiting structures, between which a profiling has been produced; 13 shows a workpiece or a profile body with two axially spaced, radially inward or outwardly directed parts
- FIG. 16 shows a workpiece or a profile body with profile gaps distributed unevenly in azimuth, in a section perpendicular to the longitudinal axis;
- FIG. 17 is a schematic illustration of the situation with pivoted
- Fig. 1 shows a device 100 for carrying out the method for cold-forming profiling of a workpiece 1.
- the workpiece 1 is held in a workpiece holder 10, which is shown symbolically in Fig. 1 and has a longitudinal axis Z, which is also a longitudinal axis of the workpiece 1 is.
- the workpiece 1 has a machining region 11 that is rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis Z and has an outer surface 11a, which is cylindrical, for example, and in which a profile is to be introduced, and which is adjoined by a second region 12, in which the workpiece 1 has a has a larger diameter than in the machining area 11.
- a profiling limiting structure designed as a workpiece shoulder 13 is formed between the areas 11 and 12.
- a recirculating body 8 shown symbolically in FIG. 1 which performs a movement R8', namely by rotating in the example shown about a recirculating body axis not shown in FIG. 1 and thus performing the rotation R8'.
- a tool holder 5 is mounted in the revolving body 8 and, due to the movement R8' of the revolving body 8, carries out a revolving movement R8 along an orbit U.
- the tool holder 5 has an axis of rotation W, about which it performs a rotary movement R5.
- This rotational movement R5 can, for example, be generated directly by a drive (rotary drive) or else be derived from the movement R8' of the circulating body 8, for example mechanically, for example Example by means of a planetary gear, as will be described in more detail below.
- the tool holder 5 holds at least one tool 2, which has an active area 21 in which it comes into cold-forming contact with the workpiece 1, by carrying out a movement during engagement with the workpiece 1, which will be described in more detail below.
- the tool 2 is mounted in the tool holder 5 so as to be rotatable about the tool axis Q, in particular freely rotatable.
- the tool axis Q is not identical to the axis of rotation W of the tool holder 5. It can, for example, be aligned parallel thereto and at a distance from it.
- the tool 2 can have a rotationally symmetrical active area (with respect to the tool axis Q).
- the tool 2 can be designed as a roller, for example.
- Profile gaps are produced in the workpiece 1 by means of the tool 2, with the tool 2 carrying out a large number of interventions per profile gap.
- the workpiece 1 can be driven by means of the workpiece holder 10 about the longitudinal axis Z in a rotational movement RI, in particular with the rotational movement RI being an intermittent rotation, so that the tool engagement can take place in a phase of the rotational standstill of the workpiece 1.
- a drive for an axial feed of the workpiece 1 parallel to the longitudinal axis Z can be provided.
- the profiling can be progressively formed along the longitudinal axis Z.
- a drive device A1 is provided for generating a rotational movement RI of the workpiece holder 10, for example a torque motor or another rotary drive, and a drive device A8 for generating the movement R8′ of the rotating body 8.
- the drive device A8 can have a drive shaft, for example.
- the axis of rotation W is aligned parallel to the recirculating body axis.
- the rotary movement R8 of the tool holder takes place in a plane to which these axes are perpendicular. In the example shown, the longitudinal axis is aligned parallel to this plane.
- the workpiece rotation RI and the revolving movement R8 are synchronized with one another by means of a first synchronization device S1, for example by the workpiece rotation RI and the movement R8' of the recirculating body 8 by means of the first synchronization device S1 are synchronized with each other.
- This synchronization can be implemented, for example, by means of an electronic synchronization device S1.
- other synchronization devices for example mechanical ones, are also conceivable in principle.
- a second synchronization device S5 is also provided, by means of which the rotational movement R5 of the tool holder 5 and the revolving movement R8 of the tool holder 5 are synchronized with one another.
- This can be implemented, for example, by means of an electronic synchronization device, which can then also be identical to the first synchronization device S1.
- this synchronization is implemented mechanically, namely by means of the already mentioned planetary gear.
- the drive device A5 can be at least partially identical to the second synchronization device S5, namely in that the planetary gear generates the rotary movement R5 on the one hand and causes the synchronization between the rotary movement R5 and the revolving movement R8 on the other.
- the synchronization effected by means of the second synchronization device S5 can cause the tool axis Q to assume the same azimuthal alignment (relative to the axis of rotation W of the tool holder 5) during each intervention in the workpiece 1.
- This can be advantageous, for example, when the workpiece 1, as shown in FIG. 1, has an outwardly projecting workpiece shoulder 13 and the profiling is to be created close to this. This is shown in Figs. 2A to 2D explained.
- figs 2A-2D illustrate successive phases of the process.
- f denotes an azimuthal position of the tool axis with respect to the axis of rotation W, or more precisely, the corresponding azimuthal angle (measured counter-clockwise).
- axes for the azimuthal orientation for example, as shown in Figs. 2A-2D (and also in Fig. 4, see below) can be selected: an axis perpendicular to the axis of rotation W (shown in phantom in Figs.
- the azimuthal angle f is approximately 317° in the illustrated example, corresponding to -43°.
- the azimuth shark angle f is a few degrees in the illustrated example.
- the 2C illustrates the situation shortly after the end of an intervention.
- the tool 2 is no longer in contact with the workpiece 1.
- the azimuthal angle f is approximately 40° in the illustrated example.
- the azimuth angle f is a good 70° in the illustrated example.
- the second synchronization device S5 can be used, for example, for the tool 2 to come into contact with the workpiece 1 only in a small azimuthal angular range, which is close to 0° here, for example, and thus deform it by hammering.
- the workpiece 1 could have a further workpiece projection (indicated by dots in FIG. 2A) at the end shown on the right, instead of stopping there. In such a case, it is possible by means of the method described to produce the profiling between the two workpiece projections in such a way that it extends very close to the respective workpiece projection.
- Fig. 3 shows a tool holder 5 with tool 2, in a section through its axis of rotation W and through the tool axis Q. It has (optionally) two planet gears 45 whose axes are coaxial with the axis of rotation W, and two bearing areas 2L for the rotatable Storage in recirculating body 8 (see Fig. 1).
- the tool holder 5 can be designed in one piece or, as shown, in several parts.
- the tool holder 5 can, for example, have a tool insert 2e (shown hatched in FIG. 3 for better visibility), in which the tool 2 is rotatably mounted about the tool axis Q.
- a roller can be mounted there as a tool 2 so that it can rotate freely about the tool axis Q.
- the tool insert 2e can have a rotary bearing (not shown separately in the figure).
- the tool insert 2e can be permanently connected to at least one other part of the tool holder 5, for example screwed to it.
- the tool axis Q can be positioned in a fixed manner relative to the planet gears 45 in the tool holder 5 .
- Fig. 4 illustrates in a view of a section perpendicular to the axis of rotation W a detail of a planetary gear 40 of the device, for example having planetary gears 45 as they are integrated in the tool holder 5 according to Fig. 3, but only one of them in Fig. 4 is visible.
- the planetary gear 40 has a ring gear 41 with an axis 42 and can also have a second ring gear, not shown in FIG. 4, in which the second planet wheel of the tool holder 5 runs.
- the axis 46 of the planet gear 45 is coaxial with the axis of rotation W.
- the recirculating body axis V (corresponding to the axis of the revolving movement of the tool holder) is coaxial with the axis 42 of the ring gear 41.
- Suitable dimensioning of the planetary gear 40 can ensure, for example, that the tool axes Q are at a specific position along the orbit U (see Fig. 1) of the tool holder 5, for example there where the engagement with the workpiece 1 is to be ended, or there , where the engagement in the workpiece 1 is to begin, has the same azimuthal position (relative to the axis of rotation) for each revolution.
- the planetary gear can also be implemented, for example, with no more than one ring gear and no more than one planetary gear.
- the mechanical demands on the workpiece holder 10 can be greatly reduced if two tool interventions take place with each tool intervention, namely at opposite points of the workpiece 1 with respect to the longitudinal axis, and in particular also axially (relative to the longitudinal axis Z) at the same position.
- FIG. 5 illustrates a detail of a device 100 with two profiling heads 3a, 3b, a radial infeed and an axial feed also being symbolized.
- the circulating bodies including at least one tool holder each) and, if provided, the planetary gears can be mounted in the profiling heads 3a, 3b.
- the profiling heads 3a, 3b, or the parts mounted in them can be essentially the same, but they can be designed in a mirror-inverted manner with regard to the movements.
- the workpiece 1 (dashed line) shown symbolically in FIG. 5 can thus be machined in a mirror-inverted manner by two tools lying opposite one another with respect to the longitudinal axis Z.
- the movements of the two circulating bodies can be synchronized with one another or result from one and the same movement, for example from one and the same rotary drive.
- one or more ring gears can be fixed in each of the profiling heads.
- the workpiece can be moved axially, i.e. in a direction parallel to the longitudinal axis Z, in order to enable progressive formation of the profiling along the longitudinal axis Z, through a large number of successive tool interventions in the Workpiece.
- this also applies if only a single profiling head is provided or the tool interventions take place only from one side or respectively by no more than a single tool at the same time.
- a drive AZ for the axial feed can be provided for this purpose.
- the tools can be advanced radially, ie in a direction perpendicular to the longitudinal axis Z, since the profile gaps that are developing become deeper and deeper as the number of interventions increases. This also applies if only a single profiling head is provided or a tool intervention takes place only from one side or respectively not more than a single tool takes place at the same time.
- Such a radial infeed movement is symbolized in FIG. 5 by the open arrows labeled L2. It may take place along an axis perpendicular to the longitudinal axis and parallel to a plane described by the orbital movement of the tool holder.
- a drive A2 for the radial infeed can be provided for this purpose.
- Figs. 6A-6C Due to the radial infeed, the trajectory or the movement path of the tool holder results from a superimposition of the circumferential movement U with the (linear) radial infeed movement, as is shown in Figs. 6A-6C is illustrated schematically. 6A symbolizes an orbit U of a tool holder.
- FIG. 6C symbolizes a trajectory T of a tool holder, which results from the superimposition of a rotating movement U and a radial infeed L2.
- the distances between the approximately circular trajectory components are very much smaller than shown in FIG. 6C for the sake of clarity.
- Fig. 7 illustrates a detail of a device 100 with two profiling heads, each having three tool holders 5a1, 5a2, 5a3 or 5b1, 5b2, 5b3, each with two tools 2a1, 2a1' or 2a2, 2a2', etc. By providing several tool holders 5a1, 5a2, .
- the second synchronization device S5 (see Fig. 1) can be set up in such a way that, with n tools per tool holder, the tool axis of the respective tool is in each case at a specific position along the orbital path U (see Fig. 1) after the recirculating body 8 has rotated.
- the tool holder 5 (for example where the engagement with the workpiece 1 is to be ended) has an azimuthal orientation which deviates by 360°/n from the azimuthal position at the start of its revolution.
- the deviation can also be a multiple of 360°/n be provided that this multiple is different from 360° and from a multiple of 360°.
- the method described in this text can also be used to create profiles between two profile limiting structures, for example between the two workpiece shoulders 13, 13', with the profiles being able to reach close to the profile limiting structures.
- FIG. 8 shows a profile body 1p which has a profiling P which can be produced by means of the method described or by means of the device described.
- the profiling has a large number of profile gaps pl.
- Each of these profile gaps pl is created by successively carrying out a large number of interventions by one or more tools 2, each of which has an active area 21 which, in the section according to FIG. 8, has a shape which essentially corresponds to the shape of a profile gap pl to be produced.
- the profile body 1p is a hollow part which sits on an externally profiled mandrel 6 and has a shoulder 13 protruding outwards.
- an external profiling can be generated without an internal profiling being generated at the same time.
- FIG. 9 shows a detail of a workpiece 1 which is seated on an externally profiled mandrel 6 and is about to be machined by means of a tool 2 in the manner described. Through editing material of the workpiece 1 is then formed into profile gaps 6p.
- the tool 2 has a planar effective area.
- FIG. 10 shows, using an example, that an outer surface of a machining region 11 of a workpiece 1 does not have to be cylindrical, but can be conical, for example, as shown.
- FIG. 11 shows, using an example, that an outer surface 11a of a machining region 11 of a workpiece 1 does not necessarily have to be rotationally symmetrical, but can be polygonal, for example, as shown. Shown in Fig. 11 is the case that the
- Outer surface 11a has six sub-surfaces; however, it can be provided that the outer surface 11a has many more sub-surfaces.
- the workpiece 1 can be prismatic, for example.
- Contour control structures may also face radially inward relative to the adjacent portion of the machining area. 13 shows an example of this, in which the profile limiting structures 13 at one end of the machining area 11 are directed radially inwards and the profile limiting structures 13' at the other end of the machining area 11 are directed radially outwards.
- FIG. 14 uses an example to illustrate that a processing area 11 does not necessarily have to be delimited on one or two sides by profiling limiting structures.
- a profile body is shown in which both ends of the processing area 11 are not adjacent to profiling limiting structures.
- FIG. 15 uses an example to illustrate that a profile limiting structure 13 of a workpiece 1 is not necessarily rotationally symmetrical. In the illustrated example, a plurality of radially outwardly projecting workpiece protrusions are provided, located at different azimuthal positions.
- FIG. 16 illustrates a workpiece 1 or a profile body 1p which has a profile whose profile gaps 1p are unevenly distributed azimuthally.
- profile gaps distributed uniformly over the circumference are preferred for many applications, there are applications for which an azimuthally irregular arrangement of the profile gaps pl is advantageous.
- a single workpiece can have two or more different machining areas, which can be spaced apart axially, for example, and which are each provided with a profile in the manner described in this text.
- a plane perpendicular to the tool axis Q contains the longitudinal axis Z.
- this option can be particularly useful, for example, when a spur gear is to be created and the workpiece is stationary or only rotating slowly during the meshing.
- a plane perpendicular to the tool axis encloses a pivoting angle d (not equal to zero degrees) with the longitudinal axis, as illustrated schematically in FIG. 17 .
- This can be useful for generating oblique profiles, such as helical gears, or when the workpiece 1 rotates during tool engagement, such as in the case of a rotational movement of the workpiece 1 or workpiece holder at a constant rotational speed.
- the (pivoted) tool axis Q′ can be pivoted relative to a vertically oriented tool axis Q in a direction that is parallel to the longitudinal axis Z; in other words, she's so twisted.
- the size of the pivoting angle d can be selected, for example, as a function of the helix angle of the profiling or of the rotational speed of the workpiece or workpiece holder during the intervention.
- the profiling head can be swiveled so that the tool axis Q, the axis of rotation W (of the tool holder) and the recirculating body axis V are swiveled at the same time.
- the tool axis Q, the axis of rotation W and the recirculating body axis V are parallel to one another, they can all be pivoted by the same pivot angle d, for example. Then the plane perpendicular to the tool axis Q is also perpendicular to the axis of rotation W and to the recirculating body axis V due to the mutual parallelism.
- the method described here can make it possible to produce profiling that requires great forces to do so, while profiling can still be formed close to profiling limiting structures (such as workpiece shoulders, for example).
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Abstract
The invention relates to a method for producing a profiled body having a profiling by cold-forming a workpiece (1), the workpiece having a longitudinal axis (Z) and an outer surface (11a), for example a cylindrical outer surface, which extends along the longitudinal axis (Z) in a working area (11), and to which the profiling (P) is applied. The workpiece (1) carries out a rotational movement (R1) about the longitudinal axis (Z) and is worked by a tool (2) in multiple forming actions, during each of which the tool (2) comes into contact with the working area (11). The tool (2) is held by a tool holder (5) and is rotatable about a tool axis (Q). The tool holder (5) - is rotatably mounted in a rotating member (8) about an axis of rotation (W) and is driven to perform a rotary movement (R5) about its axis of rotation (W), and - is driven by the rotating member (8) to perform a rotating movement (R8). The rotational movement (R1) of the workpiece (1) is synchronized with the rotating movement (R8) of the tool holder (5), and the rotary movement (R5) of the tool holder (5) is synchronized with the rotating movement (R8) of the tool holder (5). The tool axis (Q) is different from the axis of rotation (W). The invention also relates to a corresponding device.
Description
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM KALTUMFORMENDENDEVICE AND METHOD FOR COLD FORMING
PROFILIEREN VON WERKSTÜCKEN PROFILING OF WORKPIECES
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Erzeugung von Profilierungen, insbesondere durch Kaltumformen, zum Beispiel in rotationssymmetrischen Voll- oder Hohlteilen. Sie bezieht sich auf Vorrichtungen und Verfahren gemäss den Gattungsbegriffen der Patentansprüche. The invention relates to the field of creating profiles, in particular by cold forming, for example in rotationally symmetrical solid or hollow parts. It relates to devices and methods according to the generic terms of the patent claims.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, Voll- oder Hohlteile kaltumformend zu profilieren. Various methods are known from the prior art for profiling solid or hollow parts by cold forming.
Es ist beispielsweise bekannt, Hohlteile in einem einzigen Schritt mit einer Profilierung zu versehen, indem in unprofiliertes Blechteil durch eine Vorrichtung umgeformt wird, die über einen Umfang verteilt eine Vielzahl von Werkzeugen aufweist, die bei einem Einschieben des Blechteils in die Vorrichtung jeweils dort, wo Profillücken zu erzeugen sind, in das Blechteil eingreifen. Ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines innen- und/oder außenverzahnten topfförmigen Blechteils mit zur Topfinittelachse verlaufenden Zähnen ist beispielsweise aus DE102014002971A1 bekannt.
Nachteilig an derartigen Verfahren ist, dass sie sehr unflexibel sind, weil zum Beispiel eine Veränderung der Profillückenform ein Ersetzen sämtlicher Werkzeuge erforderlich macht und eine Umstellung auf das Bearbeiten von Blechteilen mit einem anderen Durchmesser das Erstellen einer neuen, entsprechend angepassten Vorrichtung bedingt.It is known, for example, to provide hollow parts with a profiling in a single step, by forming an unprofiled sheet metal part using a device that has a large number of tools distributed over a circumference, which when the sheet metal part is pushed into the device, in each case where Profile gaps are to be generated, engage in the sheet metal part. A corresponding method for producing an internally and/or externally toothed pot-shaped sheet metal part with teeth running towards the middle axis of the pot is known, for example, from DE102014002971A1. The disadvantage of such methods is that they are very inflexible because, for example, a change in the shape of the profile gap requires replacing all tools and a switch to processing sheet metal parts with a different diameter requires the creation of a new, appropriately adapted device.
In anderen Kaltumformverfahren werden Werkstücke zum Erzeugen einer Profilierung periodisch durch umlaufend angetriebene Werkzeuge hämmernd bearbeitet, wie dies zum Beispiel aus WO 2005/075125 Al bekannt ist. Dieses Verfahren ist sehr flexibel im Einsatz, weil eine Umstellung auf andere Produkte oder geänderte Produktspezifikationen mit sehr geringem Aufwand möglich ist. Ausserdem ermöglicht das Verfahren das Erzeugen sehr langer Profilierungen, auch wenn dies starke Materialumformungen erfordert, wie zum Beispiel für Verzahnungen mit grossem Modul in Vollmaterial. Andererseits ist ein Fortführen einer Profilierung bis nahe an eine radial nach aussen weit vorstehende Schulter mit dem aus WO 2005/075125 Al bekannten Verfahren wegen der Umlaufbewegung der Werkzeuge nicht gut möglich.In other cold-forming processes, workpieces are periodically hammered to produce a profiling by rotary driven tools, as is known, for example, from WO 2005/075125 A1. This process is very flexible in use because it is possible to switch to other products or changed product specifications with very little effort. The process also makes it possible to create very long profiles, even if this requires significant material deformation, such as for gears with a large module in solid material. On the other hand, with the method known from WO 2005/075125 A1, it is not possible to continue profiling close to a shoulder that protrudes radially outwards because of the rotating movement of the tools.
Ein Verfahren, das es erlaubt, eine Profilierung in ein Werkstück bis nahe an eine nach aussen vorstehende Schulter des Werkstücks heran zu erzeugen, ist beispielsweise aus WO 2007/009267 Al bekannt. In dem dort beschriebenen Verfahren wird ein zylindrisches dünnwandiges Hohlteil, das auf einem aussenprofilierten Dom sitzt, kaltumformend mit einer im wesentlichen parallel zur Längsachse des Hohlteiles verlaufenden Profilierung versehen, indem radial zur Längsachse des Hohlteiles auf das Hohlteil von aussen mindestens ein Profilierungswerkzeug schlagartig hämmernd zur Einwirkung gebracht wird. Dabei wird das Profilierungswerkzeug jeweils in einer zur Längsachse senkrechten Richtung oszillierend, also durch eine radial verlaufende, lineare Hin- und Herbewegung auf der Oberfläche des Hohlteils zur Einwirkung gebracht. Und das Profilierungswerkzeug wird bei gleichbleibender radialer Zustelltiefe axial relativ zu dem Hohlteil verschoben, bis die gewünschte Profillänge erreicht ist, wobei die Bearbeitung des Hohlteils an einer nach aussen abstehenden Schulter des Hohlteils begonnen werden kann.
Bei besonders hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität kann es erforderlich sein, dass anschliessend an das Verfahren gemäss WO 2007/009267 Al eine Nachbearbeitung des Hohlteiles durchzuführen ist, weil das Hohlteil durch das Profilierungswerkzeug bei jedem Eingriff nur in einem kurzen axialen Abschnitt bearbeitet wird, was eine geringe, schuppenartige Rauhigkeit zufolge haben kann.A method that makes it possible to create a profile in a workpiece up to an outwardly projecting shoulder of the workpiece is known, for example, from WO 2007/009267 A1. In the method described there, a cylindrical, thin-walled hollow part, which sits on an externally profiled mandrel, is cold-formed with a profile running essentially parallel to the longitudinal axis of the hollow part, in that radially to the longitudinal axis of the hollow part, at least one profiling tool is suddenly hammered on the hollow part from the outside to act is brought. In this case, the profiling tool is brought into action on the surface of the hollow part in an oscillating manner in a direction perpendicular to the longitudinal axis, that is to say by means of a radially running, linear reciprocating movement. And the profiling tool is shifted axially relative to the hollow part with the same radial infeed depth until the desired profile length is reached, wherein the machining of the hollow part can be started at an outwardly protruding shoulder of the hollow part. In the case of particularly high demands on the surface quality, it may be necessary for the hollow part to be reworked after the method according to WO 2007/009267 A1, because the hollow part is only machined in a short axial section by the profiling tool with each intervention slight, scale-like roughness.
Weiter ist aus WO 2020/099536 ein Verfahren bekannt, das es ermöglicht, Profilierungen bis sehr nahe an eine radial nach aussen weit vorstehende Schulter heran zu erzeugen. Das Verfahren ermöglicht es, Profilierungen auch dann zu erzeugen, wenn dies starke Materialumformungen erfordert, zum Beispiel im Falle von Verzahnungen mit einem grossen Modul, vor allem in Vollmaterial. Und zudem kann mit dem Verfahren eine hohe Oberflächenqualität erreicht werden, die in der Regel keine Nachbearbeitung erfordert, wobei allerdings, zumindest in Vollmaterial, die Länge von auf diese Weise erzeugen Profilierungen recht beschränkt ist, jedenfalls wenn an die Profilierung hohe Genauigkeitsanforderungen gestellt werden. Furthermore, a method is known from WO 2020/099536 which makes it possible to produce profiling very close to a shoulder that protrudes far radially outwards. The process makes it possible to create profiling even when this requires strong material deformations, for example in the case of gears with a large module, especially in solid material. In addition, a high surface quality can be achieved with the method, which generally does not require post-processing, although, at least in solid material, the length of profiling produced in this way is quite limited, at least when high accuracy requirements are placed on the profiling.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Verfahren zur Herstellung eines mit einer Profilierung versehenen Profilkörpers sowie entsprechende Vorrichtungen zu schaffen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweisen. It is an object of the invention to create a method for producing a profiled body provided with a profiling and corresponding devices which do not have the disadvantages mentioned above.
Beispielsweise soll es ermöglicht werden, das Verfahren bzw. die Vorrichtung für die Herstellung anderer Produkte bzw. für die Realisierung geänderter Produktspezifikationen einfach und kostengünstig umzurüsten. For example, it should be possible to easily and inexpensively convert the method or the device for the production of other products or for the realization of changed product specifications.
Eine weitere mögliche Aufgabe der Erfindung ist, eine Profilerstellung mit besonders hoher Oberflächengüte zu ermöglichen. A further possible object of the invention is to make it possible to create a profile with a particularly high surface quality.
Eine weitere mögliche Aufgabe der Erfindung ist, Profilierungen grosser Länge zu erzeugen, insbesondere bei Profilierungen, die starke Materialumformungen erfordern, wie zum Beispiel bei Verzahnungen mit grossem Modul, insbesondere in Vollmaterial.
Eine weitere mögliche Aufgabe der Erfindung ist, eine besonders präzise Profilierungserstellung zu ermöglichen, insbesondere in Vollmaterial und bei grossen Profilierungslängen. Another possible object of the invention is to produce profilings of great length, in particular in profilings that require major material deformations, such as in gears with a large modulus, especially in solid material. A further possible object of the invention is to enable a particularly precise creation of a profile, in particular in solid material and in the case of large profile lengths.
Eine weitere mögliche Aufgabe der Erfindung ist, eine Profilerstellung mit besonders hoher Produktivität zu ermöglichen. Another possible object of the invention is to enable profiling with particularly high productivity.
Eine weitere mögliche Aufgabe der Erfindung ist, eine Profilierung bis nahe an einen Werkstückvorsprung, zum Beispiel nahe an eine nach aussen abstehende Schulter des zu profilierenden Werkstücks zu ermöglichen. A further possible object of the invention is to enable profiling close to a workpiece projection, for example close to an outwardly protruding shoulder of the workpiece to be profiled.
Eine weitere mögliche Aufgabe der Erfindung ist, eine Profilierung zwischen zwei Profilierungsbegrenzungsstrukturen und bis nahe an diese heran zu ermöglichen.Another possible object of the invention is to enable profiling between and close to two profiling limiting structures.
Mindestens eine dieser Aufgaben kann durch im folgenden beschriebenen Vorrichtungen und/oder Verfahren gelöst werden. At least one of these tasks can be solved by the devices and/or methods described below.
In dem Verfahren wird ein Werkzeughalter und mit diesem ein Werkzeug, das von dem Werkzeughalter gehaltert wird, zu einer komplexen Bewegung angetrieben, die mindestens zwei Komponenten aufweist, nämlich eine umlaufende Bewegung, beispielsweise entlang einer Umlaufbahn, ähnlich einem Planeten, und eine Drehbewegung um die eigene Achse. Dabei sind diese zwei Bewegungen miteinander synchronisiert. Die umlaufende Bewegung kann eine periodische Bewegung sein. Zur Erzeugung der Drehbewegung kann eine entsprechende Antriebsvorrichtung vorgesehen sein. In the method, a tool holder, and with it a tool that is held by the tool holder, is driven into a complex movement that has at least two components, namely a revolving movement, for example along an orbit, similar to a planet, and a rotary movement around the own axis. These two movements are synchronized with each other. The revolving movement can be a periodic movement. A corresponding drive device can be provided to generate the rotary movement.
Durch die umlaufende Bewegung kann der Werkzeughalter und damit auch das Werkzeug periodisch an ein zu bearbeitendes Werkstück herangeführt werden und auf dieses umformend einwirken und sich dann wieder vom Werkstück entfernen, um sich danach wieder diesem anzunähem usw. Beispielsweise kann das Werkzeug einmal pro Umlauf (oder auch bei jedem zweiten oder jedem dritten Umlauf) in umformenden Eingriff mit dem Werkstück gebracht werden.
Durch das im weiteren näher erklärte Vorsehen einer Drehbewegung einer Werkzeugachse um die Drehachse des Werkzeughalters zusammen mit der Umlaufbewegung des Werkzeughalters kann das Werkzeug in neuartiger Weise wiederholt das Werkstück kaltumformend bearbeiten. Das Werkzeug kann einen Wirkbereich aufweisen, der das Werkstück in einem Bearbeitungsbereich des Werkstücks wiederholt bearbeitet. Dabei kann eine Rotationsrichtung des Werkzeughalters um die Drehachse insbesondere einer Rotationsrichtung der umlaufenden Bewegung entgegengesetzt sein. Due to the revolving movement, the tool holder and thus also the tool can be periodically brought to a workpiece to be machined and have a shaping effect on it and then move away from the workpiece again in order to then approach it again, etc. For example, the tool can be rotated once per revolution (or also every second or every third rotation) are brought into forming engagement with the workpiece. By providing a rotary movement of a tool axis about the axis of rotation of the tool holder together with the rotary movement of the tool holder, which is explained in more detail below, the tool can repeatedly process the workpiece in a new way in a cold-forming manner. The tool may have an effective area that repeatedly machines the workpiece in a machining area of the workpiece. A direction of rotation of the tool holder about the axis of rotation can in particular be opposite to a direction of rotation of the revolving movement.
Obschon ähnlich dem Verfahren aus der genannten WO 2005/075125 Al, ergeben sich aufgrund der Verschiedenheit von Werkzeugachse und Werkzeughalter-Drehachse (die in WO 2005/075125 Al identisch sind) wichtige Unterschiede zwischen den Verfahren, wie aus aus dem weiteren klar wird. Although similar to the method from the cited WO 2005/075125 A1, due to the difference in tool axis and tool holder axis of rotation (which are identical in WO 2005/075125 A1) there are important differences between the methods, as will become clear from what follows.
Es kann also periodisch (wegen der Umlaufbewegung) ein Eingriff des Werkzeuges in das Werkstück jeweils während einer kurzen Zeitdauer stattfmden, und innerhalb dieser kurzen Zeitdauer, in der das Werkzeug (genauer: der Wirkbereich des Werkzeugs) mit dem Werkstück in Kontakt ist, rotiert das Werkzeug nicht nur gegebenenfalls um die Werkzeugachse, sondern auch um die Drehachse des Werkzeughalters, so dass (während der genannten kurzen Zeitdauer) zusätzlich zu der durch den Werkzeughalter vermittelten Umlaufbewegung eine Bewegung des Werkzeugs hinzukommt, die der Umlaufbewegung entgegengesetzt sein kann. So kann die Länge eines Kontaktbereichs, in dem der Wirkbereich des Werkzeugs mit dem Werkstück während eines umformenden Eingriffs in Kontakt ist, geringer sein, als es bei dem Verfahren gemäss der genannten WO 2005/075125 Al der Fall wäre. Ausserdem unterscheidet sich dies klar von der nicht-hämmemden, sondern abrollenden Bearbeitung, wie sie zum Beispiel aus der genannten WO 2020/099536 bekannt ist. The tool can therefore intervene periodically (because of the rotary movement) in the workpiece for a short period of time, and within this short period of time in which the tool (more precisely: the effective range of the tool) is in contact with the workpiece, it rotates The tool not only rotates around the tool axis, if necessary, but also around the axis of rotation of the tool holder, so that (during the short period mentioned) in addition to the rotational movement mediated by the tool holder, there is also a movement of the tool that can be opposite to the rotational movement. Thus, the length of a contact area in which the effective area of the tool is in contact with the workpiece during a forming operation can be less than would be the case with the method according to the cited WO 2005/075125 A1. In addition, this clearly differs from the non-hammering, but rolling processing, as is known, for example, from the cited WO 2020/099536.
Die Bearbeitung des Werkstücks zur Erstellung der Profilierung setzt sich aus einer Vielzahl von axial zueinander verschobenen Einzelbearbeitungsschritten entlang der axialen Profilerstreckung zusammen, die einander nur zu einem geringen Teil überlappen. Eine hohe Oberflächenqualität und vor allem eine hohe Präzision der
Profilierung kann so erreichbar sein. Entsprechend kann eine Nachbearbeitung, wie sie im Falle des Verfahrens gemäss WO 2007/009267 Al bei besonders hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität nötig sein kann, vermeidbar sein. The processing of the workpiece to create the profiling is made up of a large number of individual processing steps that are axially shifted relative to one another along the axial profile extension and that overlap one another only to a small extent. A high surface quality and, above all, a high level of precision Profiling can be so achievable. Accordingly, post-processing, as may be necessary in the case of the method according to WO 2007/009267 A1 in the case of particularly high demands on the surface quality, can be avoided.
Und durch die Drehbewegung des Werkzeughalters um die eigene Achse zusammen mit der genannten Synchronisation kann bewirkt werden, dass sich der Werkzeughalter jeweils in einer gewünschten bzw. vorbestimmten azimuthalen Ausrichtung befindet, wenn das Werkzeug mit dem Werkstück in Eingriff gebracht wird, zum Beispiel immer in der gleichen azimuthalen Ausrichtung. Aufgrund der genannten Drehbewegung findet während jedes Eingriffs eine Veränderung der azimuthalen Ausrichtung des Werkzeughalters statt; über die Zeitdauer des Eingriffs verändert sich die azimuthale Ausrichtung, beispielsweise bei jedem Eingriff des Werkzeugs in gleicher Weise. And the rotational movement of the tool holder about its own axis together with the synchronization mentioned can cause the tool holder to be in a desired or predetermined azimuthal orientation whenever the tool is brought into engagement with the workpiece, for example always in the same azimuthal orientation. Due to said rotary movement, there is a change in the azimuthal orientation of the tool holder during each engagement; The azimuthal alignment changes over the duration of the intervention, for example in the same way with each intervention of the tool.
Beispielsweise kann die Drehbewegung des Werkzeughalters mit der umlaufenden Bewegung des Werkzeughalters so synchronisiert sein, dass der Werkzeughalter bei jedem der umformenden Eingriffe dieselben azimuthalen Orientierungen durchläuft.For example, the rotational movement of the tool holder can be synchronized with the rotational movement of the tool holder such that the tool holder passes through the same azimuthal orientations during each of the forming interventions.
Die Begriffe Azimuth und azimuthal beziehen sich im vorliegenden Text, sofern nichts anderes angegeben ist, auf die Drehachse des Werkzeughalters. As used herein, the terms azimuth and azimuthal refer to the axis of rotation of the tool holder unless otherwise specified.
Die Synchronisation ermöglicht einen sinnvollen Einsatz eines Werkzeuges, das um eine Werkzeugachse rotierbar gelagert ist, die von der genannten Drehachse verschieden ist. Insbesondere kann ein Werkzeug eingesetzt werden, das einen rotationssymmetrischen Wirkbereich aufweist. Das Werkzeug kann somit zum Beispiel eine Walzrolle sein, wie sie beispielsweise aus der genannten WO 2005/075125 Al bekannt ist. The synchronization enables a useful use of a tool that is mounted so that it can rotate about a tool axis that is different from the axis of rotation mentioned. In particular, a tool can be used that has a rotationally symmetrical effective area. The tool can thus be a roller, for example, as is known, for example, from the cited WO 2005/075125 A1.
Durch die Eigenrotation des Werkzeughalters um seine Drehachse, während die Werkzeugachse um die Drehachse rotierend ist, kann sich das Werkzeug nach erfolgtem Eingriff relativ schnell wieder vom Werkstück entfernen, so dass ein Kontakt mit einem Werkstückvorsprung, zum Beispiel einer Werkstückschulter, vermieden werden kann, und somit ein Umformen des Werkstückvorsprungs durch das Werkzeug unterbleiben kann.
- 1 - Due to the tool holder's own rotation around its axis of rotation, while the tool axis is rotating around the axis of rotation, the tool can move away from the workpiece relatively quickly after the intervention has taken place, so that contact with a workpiece projection, e.g. a workpiece shoulder, can be avoided, and thus a reshaping of the workpiece projection by the tool can be omitted. - 1 -
Um eine gewünschte axiale Erstreckung der Profilierung zu erreichen, kann ein Axialvorschub des Werkstücks vorgesehen sein. In order to achieve a desired axial extension of the profiling, an axial feed of the workpiece can be provided.
Die Drehbewegung kann zum Beispiel während des gesamtem Umlaufs bzw. kontinuierlich stattfinden. Dadurch kann eine gute Synchronisierbarkeit der Drehbewegung des Werkzeughalters mit der Umlaufbewegung des Werkzeughalters erreicht werden. The rotary movement can take place, for example, during the entire revolution or continuously. As a result, the rotational movement of the tool holder can be easily synchronized with the rotary movement of the tool holder.
Beispielsweise kann die Synchronisation der zwei Bewegungen mechanisch realisiert werden. Es kann also für diese Synchronisation eine mechanische Synchronisations Vorrichtung vorgesehen sein. Die genannten Bewegungen können aber auch anders miteinander synchronisiert werden, beispielsweise elektronisch, also durch eine elektronische Synchronisationsvorrichtung. For example, the two movements can be synchronized mechanically. A mechanical synchronization device can therefore be provided for this synchronization. However, the movements mentioned can also be synchronized with one another in a different way, for example electronically, ie by an electronic synchronization device.
In einigen Ausführungsbeispielen weist die genannte, im weiteren auch als zweite Synchronisations Vorrichtung bezeichnete Synchronisationsvorrichtung ein Planetengetriebe auf. Zum Beispiel kann sie ein Hohlrad aufweisen sowie ein in dem Hohlrad laufendes Planetenrad, wobei das Planetenrad einen Teil des Werkzeughalters darstellen kann oder zumindest fest mit dem Werkzeughalter verbunden ist bzw. sich mit der Drehbewegung des Werkzeughalters um die Drehachse mitdreht sowie auch die genannte Umlaufbewegung mitmacht. Die Achse des Planetenrades kann koaxial mit der Drehachse sein. In some exemplary embodiments, the named synchronization device, which is also referred to below as the second synchronization device, has a planetary gear. For example, it can have a ring gear and a planetary gear running in the ring gear, with the planetary gear being part of the tool holder or at least being firmly connected to the tool holder or rotating with the rotary movement of the tool holder about the axis of rotation and also taking part in the revolving movement mentioned . The axis of the planet wheel can be coaxial with the axis of rotation.
Das Planetengetriebe kann andererseits auch den Werkzeughalter zu dessen Drehbewegung um seine Drehachse antreiben. Die oben bereits erwähnte Antriebsvorrichtung zum Erzeugen der Drehbewegung des Werkzeughalters um seine Drehachse des Werkzeughalters kann also ein Planetengetriebe aufweisen. On the other hand, the planetary gear can also drive the tool holder to rotate about its axis of rotation. The drive device already mentioned above for generating the rotational movement of the tool holder about its axis of rotation of the tool holder can therefore have a planetary gear.
Somit kann ein Planetengetriebe vorgesehen sein, das gleichzeitig die Drehbewegung des Werkzeughalters um seine Drehachse erzeugt und diese Drehbewegung mit der umlaufenden Bewegung des Werkzeughalters synchronisiert. Thus, a planetary gear can be provided, which at the same time generates the rotational movement of the tool holder about its axis of rotation and synchronizes this rotational movement with the revolving movement of the tool holder.
Die genannte, zum Beispiel planetenartige Umlaufbewegung kann dem Werkzeughalter durch einen Umlaufkörper vermittelt werden. Der Werkzeughalter kann in dem
Umlaufkörper gelagert sein, insbesondere um seine Drehachse drehbar gelagert sein.The said, for example planetary orbital movement can be imparted to the tool holder by a revolving body. The tool holder can in which Recirculating body be stored, in particular be rotatably mounted about its axis of rotation.
Der Umlaufkörper kann beispielsweise eine Rotation um eine Umlaufkörperachse durchführen, und die Drehachse des Werkzeughalters ist von der Umlaufkörperachse beabstandet, so dass die Drehachse eine umlaufende Bewegung im wesentlichen entlang einer Kreisbahn durchführt. The rotating body can, for example, perform a rotation about a rotating body axis, and the axis of rotation of the tool holder is spaced from the rotating body axis, so that the axis of rotation performs a revolving movement essentially along a circular path.
Diese umlaufende Bewegung kann, wenn das erwähnte Planetengetriebe vorgesehen ist, die Drehbewegung des Werkstückhalters erzeugen, vermittelt durch das Planetengetriebe. Die Umlaufkörperachse kann dafür koaxial zu einer Achse des Hohlrades ausgerichtet sein. Entsprechend kann die oben bereits erwähnte Antriebsvorrichtung zum Erzeugen der Drehbewegung des Werkzeughalters um seine Drehachse also den Umlaufkörper sowie ein Planetengetriebe aufweisen. Ebenso kann eine Antriebswelle zum Antreiben des Umlaufkörpers zu seiner Rotation um seine Umlaufkörperachse zu der genannten Antriebsvorrichtung gehören. If the aforementioned planetary gear is provided, this revolving movement can generate the rotary movement of the workpiece holder, mediated by the planetary gear. For this purpose, the recirculating body axis can be aligned coaxially to an axis of the ring gear. Correspondingly, the drive device already mentioned above for generating the rotational movement of the tool holder about its axis of rotation can therefore have the revolving body and a planetary gear. Likewise, a drive shaft for driving the revolving body for its rotation about its revolving body axis can belong to the named drive device.
Eine Antriebswelle zum Antreiben des Umlaufkörpers zu seiner Rotation um seine Umlaufkörperachse kann, zusätzlich zu dem Umlaufkörper, auch zu einer Antriebsvorrichtung zum Erzeugen einer Bewegung des Umlaufkörpers gehören. A drive shaft for driving the rotating body to rotate about its rotating body axis can, in addition to the rotating body, also belong to a drive device for generating a movement of the rotating body.
Weiter kann eine radiale Zustellung des Werkzeughalters -senkrecht zu einer Längsachse des Werkstücks bzw. eines das Werkstück haltenden Werkstückhalters - vorgesehen sein, so dass im Laufe der Bearbeitung ein immer tieferer Eingriff des Werkzeugs in das Werkstück ermöglicht wird. Der Werkzeughalter kann soweit radial zugestellt werden, bis eine gewünschte Profiltiefe erreicht ist. Furthermore, a radial infeed of the tool holder—perpendicular to a longitudinal axis of the workpiece or a workpiece holder holding the workpiece—can be provided, so that the tool engages ever more deeply in the workpiece during the course of machining. The tool holder can be advanced radially until a desired profile depth is reached.
Beispielsweise kann die radiale Zustellung dadurch realisiert werden, dass der Umlaufkörper oder insbesondere eine Umlaufkörperachse des Umlaufkörper auf die Längsachse zu bewegt wird, also in diesem Sinne einen radialen Vorschub erfährt.For example, the radial infeed can be realized in that the revolving body or in particular a revolving body axis of the revolving body is moved towards the longitudinal axis, ie in this sense undergoes a radial feed.
Zum Beispiel kann der Umlaufkörper in einem Profilierungskopf gelagert sein, insbesondere in dem Profilierungskopf um seine Umlaufkörperachse drehbar gelagert sein, und der Profilierungskopf ist antreibbar zu einer Bewegung auf die Längsachse zu. Entsprechend kann der Umlaufkörper, während er um seine Umlaufkörperachse rotiert,
mittels eines Antriebs für die radiale Zustellung auf die Längsachse zu bewegt werden. Und die Umlaufkörperachse kann entsprechend auf die Längsachse zu bewegt werden.For example, the rotating body can be mounted in a profiling head, in particular rotatably mounted in the profiling head about its rotating body axis, and the profiling head can be driven to move toward the longitudinal axis. Correspondingly, the recirculating body, while rotating about its recirculating body axis, be moved towards the longitudinal axis by means of a drive for the radial delivery. And the recirculating body axis can be moved toward the longitudinal axis accordingly.
Dadurch kann die beschriebene komplexe Bewegung des Werkzeughalters (und des Werkzeuges) noch eine weitere Komponente aufweisen, nämlich die beschriebene radial zu der Längsachse verlaufende Bewegung (radiale Zustellbewegung). Die Drehachse des Werkzeughalters kann entsprechend eine Bewegung durchführen, die sich aus einer Kreisbewegung ergibt, die mit einer linearen Bewegung des Kreismittelpunktes überlagert ist, insbesondere, wobei die lineare Bewegung in einer Ebene stattfmdet, die durch die Kreisbewegung definiert ist. As a result, the described complex movement of the tool holder (and of the tool) can also have a further component, namely the described movement running radially to the longitudinal axis (radial infeed movement). The axis of rotation of the tool holder can correspondingly perform a movement resulting from a circular movement superimposed with a linear movement of the center of the circle, in particular where the linear movement takes place in a plane defined by the circular movement.
Weiter kann eine Rotationsbewegung des Werkstücks bzw. des Werkstückhalters um die Längsachse vorgesehen sein, beispielsweise erzeugt mittels einer entsprechenden Antriebsvorrichtung, zum Beispiel mittels eines Torquemotors, so dass das Werkstück mittels des Werkzugs an verschiedenen über den Umfang des Werkstücks verteilten Positionen bearbeitbar ist. So können mittels des Werkzeuges verschiedene Profillücken der zu erzeugenden Profilierung erzeugbar sein. Wie weiter unten erläutert wird, können mehrere Werkzeuge vorgesehen sein, so dass nicht notwendigerweise ein einziges Werkzeug (oder jedes der Werkzeuge) zu der Ausbildung aller Profillücken der Profilierung beiträgt. Dennoch kann vorgesehen sein, dass das Werkzeug an jeder Position entlang des Umfangs des Werkstücks mit dem Werkstück in Eingriff kommt, an der eine Profillücke der Profilierung zu erzeugen ist, und so zur Ausbildung aller Profillücken der Profilierung beiträgt. Furthermore, a rotational movement of the workpiece or the workpiece holder around the longitudinal axis can be provided, for example generated by means of a corresponding drive device, for example by means of a torque motor, so that the workpiece can be machined by means of the tool at various positions distributed over the circumference of the workpiece. Thus, different profile gaps of the profiling to be produced can be generated by means of the tool. As explained further below, several tools can be provided, so that not necessarily a single tool (or each of the tools) contributes to the formation of all profile gaps of the profile. Nevertheless, it can be provided that the tool engages with the workpiece at every position along the circumference of the workpiece at which a profile gap of the profiling is to be produced, and thus contributes to the formation of all profile gaps of the profiling.
Die genannte Rotationsbewegung kann eine variierende, insbesondere eine zumindest abschnittsweise periodisch variierende Rotationsgeschwindigkeit aufweisen. Die genannte Rotationsbewegung kann zum Beispiel eine intermittierenden Rotation sein.Said rotational movement can have a varying rotational speed, in particular a rotational speed that varies periodically at least in sections. Said rotational movement can be, for example, an intermittent rotation.
Es kann vorgesehen sein, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Rotationsbewegung des Werkstücks bzw. des Werkstückhalters aufeinanderfolgende Phasen relativ höherer Rotationsgeschwindigkeit und relativ geringerer Rotationsgeschwindigkeit aufweist.It can be provided that the rotational speed of the rotational movement of the workpiece or the workpiece holder has successive phases of relatively higher rotational speed and relatively lower rotational speed.
Die Bearbeitung des Werkstückes durch das Werkzeug kann insbesondere jeweils
während Phasen relativ geringerer Rotationsgeschwindigkeit stattfinden. Je langsamer das Werkstück während des Eingriffs des Werkzeugs rotiert bzw. je länger das Werkstück in den Phasen relativ geringerer Rotationsgeschwindigkeit langsam rotiert oder stillsteht, desto besser kann eine hohe Präzision der letztlich erzeugten Profilierung erreicht werden. The processing of the workpiece by the tool can in particular take place during phases of relatively lower rotation speed. The slower the workpiece rotates during the intervention of the tool or the longer the workpiece rotates slowly or stands still in the phases of relatively lower rotational speed, the better a high precision of the profiling ultimately produced can be achieved.
Es kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass das Werkzeug das Werkstück in solchen Phasen der Rotationsbewegung bearbeitet, in denen das Werkstück stillsteht. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Werkzeug das Werkstück in Phasen des Rotationsstillstandes einer intermittierenden Rotation des Werkstückes bearbeitet (Rotationsstillstand hat die Rotationsgeschwindigkeit null). Provision can be made, for example, for the tool to machine the workpiece in those phases of the rotational movement in which the workpiece is stationary. It can be provided, for example, that the tool machines the workpiece in phases of the rotational standstill of an intermittent rotation of the workpiece (rotational standstill has the rotational speed zero).
Andererseits ist es auch möglich, vorzusehen, dass die genannte Rotationsbewegung eine konstante Rotationsgeschwindigkeit aufweist. Das kann eine erhöhte Produktivität zufolge haben. On the other hand, it is also possible to provide that said rotational movement has a constant rotational speed. This can result in increased productivity.
Es kann eine Synchronisation der Rotationsbewegung des Werkstückhalters mit der umlaufenden Bewegung des Werkzeughalters vorgesehen sein. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Bearbeitung des Werkstücks immer wieder an den gleichen Positionen entlang des Umfangs des Werkstücks stattfmdet. A synchronization of the rotational movement of the workpiece holder with the revolving movement of the tool holder can be provided. This can ensure that the machining of the workpiece always takes place at the same positions along the circumference of the workpiece.
Beispielsweise kann eine entsprechend im weiteren auch als erste Synchronisations Vorrichtung bezeichnete Synchronisationsvorrichtung eine elektronische Synchronisations Vorrichtung sein. For example, a synchronization device also referred to below as a first synchronization device can be an electronic synchronization device.
In dem oben geschilderten Ausführungsbeispiel mit Planetengetriebe und Umlaufkörper kann die erste Synchronisationsvorrichtung zum Beispiel den Antrieb für die Rotation des Werkstücks bzw. Werkstückhalters mit der Antriebswelle für das Antreiben des Umlaufkörpers zu seiner Rotation um seine Umlaufkörperachse synchronisieren. In the exemplary embodiment described above with planetary gear and revolving body, the first synchronization device can, for example, synchronize the drive for rotating the workpiece or workpiece holder with the drive shaft for driving the revolving body to rotate about its revolving body axis.
Das Verfahren kann insbesondere also ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Profilierung versehenen Profilkörpers durch Kaltumformen eines Werkstücks sein, wobei das Werkstück eine Längsachse und in einem Bearbeitungsbereich eine Aussenfläche aufweisen kann, in welche die Profilierung einzubringen ist. Die
Aussenfläche kann entlang der Längsachse erstreckt sein. Insbesondere kann die Aussenfläche zu der Längsachse konzentrisch sein, beispielsweise konisch oder zylindrisch sein. Andere Formen der Aussenfläche, zum Beispiel polygonale, beispielsweise bei prismatischen Bearbeitungsbereichen, sind aber auch möglich. The method can in particular be a method for producing a profile body provided with a profile by cold forming a workpiece, wherein the workpiece can have a longitudinal axis and in a machining area an outer surface into which the profile is to be introduced. the Outer surface may extend along the longitudinal axis. In particular, the outer surface can be concentric to the longitudinal axis, for example conical or cylindrical. However, other shapes of the outer surface, for example polygonal, for example in the case of prismatic machining areas, are also possible.
Das Werkstück führt dabei eine Rotationsbewegung um die Längsachse durch. Und das Werkstück, insbesondere die genannte Aussenfläche, wird durch ein Werkzeug in einer Vielzahl nacheinander ausgeführter umformender Eingriffe bearbeitet, in denen jeweils das Werkzeug oder, genauer, ein Wirkbereich des Werkzeugs mit dem Bearbeitungsbereich in Kontakt kommt. Die entsprechende Werkzeugbewegung ist auch weiter oben schon beschrieben. The workpiece performs a rotational movement around the longitudinal axis. And the workpiece, in particular the outer surface mentioned, is machined by a tool in a large number of successively executed forming operations, in which the tool or, more precisely, an effective area of the tool comes into contact with the machining area. The corresponding tool movement has already been described above.
Das Werkzeug ist durch einen Werkzeughalter gehaltert, und der Werkzeughalter ist in einem Umlaufkörper um eine Drehachse des Werkzeughalters drehbar gelagert und wird zu einer Drehbewegung um seine Drehachse angetrieben. Und der Werkzeughalter wird durch den Umlaufkörper zu einer umlaufenden Bewegung angetrieben; insbesondere wird der Werkzeughalter durch den Umlaufkörper zu einer Bewegung entlang einer Umlaufbahn angetrieben. The tool is held by a tool holder, and the tool holder is supported in a revolving body so as to be rotatable about an axis of rotation of the tool holder and is driven to rotate about its axis of rotation. And the tool holder is driven to revolve motion by the revolving body; in particular, the tool holder is driven by the revolving body to move along a revolving path.
Das Werkzeug ist in dem Werkzeughalter um eine Werkzeugachse rotierbar gelagert, wobei die Werkzeugachse nicht identisch mit der Drehachse des Werkzeughalters ist.The tool is mounted in the tool holder such that it can rotate about a tool axis, the tool axis not being identical to the axis of rotation of the tool holder.
Insbesondere kann die Werkzeugachse von der Drehachse des Werkzeughalters beabstandet sein. Die beiden Achsen können beispielsweise zueinander parallel aus gerichtet sein. Im allgemeinen Fall, der auch nicht-parallel aus gerichtete Achsen umfasst, bedeutet «beabstandet», dass sich die Achsen, mathematisch als Geraden aufgefasst, nicht schneiden. In particular, the tool axis can be spaced apart from the axis of rotation of the tool holder. The two axes can, for example, be directed parallel to one another. In the general case, which also includes non-parallel axes, "spaced" means that the axes, mathematically conceived as straight lines, do not intersect.
Wenn man das hier beschriebene Verfahren mit dem in der genannten WO 2005/075125 Al vergleicht, findet man, dass bei etwa gleichem Durchmesser des Umlaufkörpers etwa gleich viel Kraft für die Umformung zur Verfügung steht, so dass bei grossen Durchmessern starke Umformungen auch in Vollmaterial und für grosse Verzahnungsmodule möglich sind. Allerdings kann in dem hier beschriebenen
Verfahren eine Länge einer Strecke (parallel zur Achse des Werkstückhalters oder parallel zu einer Richtung der Profilierung), in welcher das Werkzeug dem Werkstück nahe ist, zum Beispiel eine Länge einer Strecke, entlang der das Werkzeug (genauer: der Wirkbereich des Werkzeuges) mit dem Werkstück während eines Eingriffes in Kontakt ist, kürzer sein, als dies in der genannten WO 2005/075125 Al der Fall ist. Denn durch die Überlagerung der Umlaufbewegung mit der Drehbewegung des Werkzeughalters bei nicht-koaxialer Lagerung des Werkzeuges im Werkzeughalter kann die Werkzeugbewegung in Werkstücknähe als eine Bewegung entlang einer Hypozykloide, zum Beispiel einer Ellipse, beschrieben werden, und diese wiederum kann, in der Nähe des Eingriffs, näherungsweise durch eine Kreisbewegung beschrieben werden, wobei der Durchmesser dieser Kreisbewegung deutlich kleiner sein kann als der Durchmesser der Umlaufbewegung. Somit ist es möglich, Profilierungen bis näher an eine nach aussen abstehende Schulter des zu profilierenden Werkstücks heran zu erzeugen als es, bei gleicher Umlaufbewegung, gemäss dem Verfahren aus WO 2005/075125 Al der Fall ist. If you compare the method described here with that in WO 2005/075125 A1, you will find that with approximately the same diameter of the recirculating body, approximately the same amount of force is available for forming, so that with large diameters, strong forming can also be carried out in solid material and are possible for large gearing modules. However, in the one described here Process a length of a path (parallel to the axis of the workpiece holder or parallel to a direction of profiling) in which the tool is close to the workpiece, for example a length of a path along which the tool (more precisely: the effective range of the tool) with the Workpiece is in contact during an intervention, be shorter than is the case in said WO 2005/075125 A1. Because of the superimposition of the rotational movement with the rotary movement of the tool holder when the tool is not stored coaxially in the tool holder, the tool movement in the vicinity of the workpiece can be described as a movement along a hypocycloid, for example an ellipse, and this in turn can be described in the vicinity of the engagement , can be approximately described by a circular movement, whereby the diameter of this circular movement can be significantly smaller than the diameter of the orbital movement. It is thus possible to produce profiling closer to an outwardly protruding shoulder of the workpiece to be profiled than is the case with the same rotary movement according to the method from WO 2005/075125 A1.
Aber auch in dem Verfahren gemäss der genannten WO 2005/075125 Al können Profilierungen bis ähnlich nahe an eine nach aussen abstehende Schulter des zu profilierenden Werkstücks heran erzeugt werden. Dies funktioniert aber nur, wenn der Umlaufdurchmesser entsprechend klein gewählt wird, zum Beispiel ähnlich klein wie der soeben genannte Durchmesser der Kreisbewegung. Das hat allerdings zur Folge, dass die zum Umformen des Werkstücks zur Verfügung stehenden Kräfte dann deutlich kleiner sind, so dass beispielsweise grosse Verzahnungsmodule in Vollmaterial nicht herstellbar sind. However, in the method according to the cited WO 2005/075125 A1, profiling can also be produced up to a similarly close distance to an outwardly protruding shoulder of the workpiece to be profiled. However, this only works if the circulation diameter is chosen to be correspondingly small, for example similarly small as the diameter of the circular movement just mentioned. The consequence of this, however, is that the forces available for forming the workpiece are then significantly smaller, so that, for example, large toothing modules cannot be produced from solid material.
Wenn man das hier beschriebene Verfahren andererseits mit dem Verfahren aus der genannten WO 2020/099536 (mit einem sektoriellen Werkzeug) vergleicht, findet man, dass hier quasi beliebige Profilierungslängen erzeugbar sind, bei sehr guter und entlang der ganzen Profilierung gleichbleibender Qualität. In dem Verfahren gemäss WO 2020/099536 hingegen ist dies nur bei Profilierungslängen der Fall, die maximal der Länge des Wirkbereichs des sektoriellen Werkzeugs entsprechen. Denn das
Materialverhalten, insbesondere Fliessverhalten, des Werkstückmaterials ist entlang der Proflierung in der Regel nicht konstant, so dass enge Profilierungstoleranzen bei langen Profilierungen kaum eingehalten werden können. Zum Beispiel kann Material eines rohrförmigen Werkstücks an einem Werkstückende viel einfacher verformt werden und fliessen als in der Mitte des Werkstücks. Somit ist die Anwendbarkeit des Verfahrens mit sektoriellem Werkzeug gemäss WO 2020/099536 auf eher kurze Profilierungen beschränkt. On the other hand, if you compare the method described here with the method from the cited WO 2020/099536 (with a sectorial tool), you will find that virtually any profiling lengths can be produced here, with very good quality that is consistent along the entire profiling. In the method according to WO 2020/099536, on the other hand, this is only the case with profiling lengths that correspond at most to the length of the effective area of the sectorial tool. Because that Material behavior, in particular flow behavior, of the workpiece material is generally not constant along the profiling, so that narrow profiling tolerances can hardly be maintained with long profilings. For example, material of a tubular workpiece can deform and flow much more easily at one end of the workpiece than in the middle of the workpiece. Thus, the applicability of the method with a sectorial tool according to WO 2020/099536 is limited to rather short profiling.
Das Werkzeug kann insbesondere frei um die Werkzeugachse rotierbar sein. So kann das Werkzeug durch die Eingriffe in das Werkstück in Rotation um die Werkzeugachse versetzt werden. In particular, the tool can be freely rotatable about the tool axis. In this way, the tool can be made to rotate around the tool axis by engaging in the workpiece.
Das Werkzeug kann einen bezüglich der Werkzeugachse rotationssymmetrischen Wirkbereich aufweisen. Auf diese Weise kann das Resultat eines Eingriffs unabhängig sein von einer während des Eingriffs vorliegenden Rotationsorientierung des Werkzeugs bezüglich der Werkzeugachse. The tool can have an effective area that is rotationally symmetrical with respect to the tool axis. In this way, the result of an intervention can be independent of a rotational orientation of the tool with respect to the tool axis that is present during the intervention.
Das Werkzeug kann beispielsweise als eine Walzrolle ausgebildet sein. The tool can be designed, for example, as a roller.
Weiter kann vorgesehen sein, It can further be provided
— dass die Rotationsbewegung des Werkstücks mit der umlaufenden Bewegung des Werkzeughalters synchronisiert ist; und - that the rotational movement of the workpiece is synchronized with the orbital movement of the tool holder; and
— dass die Drehbewegung des Werkzeughalters mit der umlaufenden Bewegung des Werkzeughalters synchronisiert ist. - that the rotary movement of the tool holder is synchronized with the rotary movement of the tool holder.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Rotationsbewegung des Werkstücks mit der umlaufenden Bewegung des Werkzeughalters so synchronisiert ist, dass an verschiedenen über einen Umfang des Werkstücks verteilten Positionen jeweils mehrere der umformenden Eingriffe stattfmden. Die genannten Positionen können, wenn ein Aussenprofil erstellt wird, Positionen sein, an denen Profillücken der Profilierung zu erstellen sind. Wenn durch das Verfahren eine Innenprofilierung des Werkstücks
erzeugt wird, können die Positionen solche Positionen sein, die zwischen benachbarten zu erstellenden Profillücken der Innenprofilierung liegen. In particular, it can be provided that the rotational movement of the workpiece is synchronized with the revolving movement of the tool holder in such a way that a plurality of the shaping interventions take place at different positions distributed over a circumference of the workpiece. If an external profile is created, the positions mentioned can be positions at which profile gaps of the profiling are to be created. If the process results in internal profiling of the workpiece is generated, the positions can be such positions that are to be created between adjacent profile gaps of the inner profiling.
Und insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass die Drehbewegung des Werkzeughalters mit der umlaufenden Bewegung des Werkzeughalters so synchronisiert ist, dass das Werkzeug bei jedem der umformenden Eingriffe dieselben azimuthalen Orientierungen durchläuft. And in particular, it can also be provided that the rotational movement of the tool holder is synchronized with the revolving movement of the tool holder in such a way that the tool runs through the same azimuthal orientations during each of the forming interventions.
Wenn die Drehbewegung des Werkzeughalters mit der umlaufenden Bewegung des Werkzeughalters so synchronisiert ist, dass azimuthale Orientierungen, die das Werkzeug während des jeweiligen umformenden Eingriffs durchläuft, in jedem der umformenden Eingriffe identisch ist, kann beispielsweise eine Profilierung erstellt werden, die bis nahe an eine Profilierungsbegrenzungsstruktur beispielsweise an einen Werkstückvorsprung heran geht. If the rotational movement of the tool holder is synchronized with the revolving movement of the tool holder in such a way that the azimuthal orientations that the tool passes through during the respective forming intervention are identical in each of the forming interventions, a profiling can be created, for example, which comes close to a profiling limiting structure for example, approaches a workpiece projection.
Desweiteren kann vorgesehen sein, dass zur fortschreitenden Ausbildung der Profilierung in dem Werkstück eine Relativbewegung des Werkstücks gegenüber dem Umlaufkörper parallel zu der Längsachse stattfindet. Insbesondere kann der Umlaufkörper, wie oben beschrieben, eine Umlaufkörperachse aufweisen, um die er rotiert, und es findet eine Relativbewegung des Werkstücks gegenüber der Umlaufkörperachse parallel zu der Längsachse statt. Furthermore, it can be provided that for the progressive formation of the profiling in the workpiece, a relative movement of the workpiece with respect to the rotating body takes place parallel to the longitudinal axis. In particular, the revolving body can, as described above, have a revolving body axis about which it rotates, and the workpiece moves relative to the revolving body axis parallel to the longitudinal axis.
Zum Beispiel kann das Werkstück zu einer Bewegung parallel zu der Längsachse angetrieben werden (Axialvorschub). For example, the workpiece can be driven to move parallel to the longitudinal axis (axial feed).
Durch einen Axialvorschub kann bewirkt werden, dass die Werkzeugeingriffe im Laufe des Verfahrens an verschiedenen axialen Positionen (bezüglich der Längsachse) stattfinden. Beispielsweise kann ein das Werkstück halternder Werkstückhalter mittels eines Antriebs in eine Richtung parallel zu der Längsachse angetrieben werden. An axial feed can cause the tool engagements to take place at different axial positions (relative to the longitudinal axis) in the course of the process. For example, a workpiece holder holding the workpiece can be driven in a direction parallel to the longitudinal axis by means of a drive.
Das Verfahren kann auch als ein Verfahren zum Profilieren eines Werkstücks angesehen werden und/oder als ein Verfahren zum Erzeugung einer Profilierung in einem Werkstück.
Das Werkstück kann ein Hohlteil sein, insbesondere ein rotationssymmetrisches, beispielsweise zylindrisches Hohlteil. The method can also be viewed as a method for profiling a workpiece and/or as a method for producing a profiling in a workpiece. The workpiece can be a hollow part, in particular a rotationally symmetrical, for example cylindrical, hollow part.
Das Werkstück kann ein Vollteil sein, insbesondere ein rotationssymmetrisches, beispielsweise zylindrisches Vollteil. The workpiece can be a solid part, in particular a rotationally symmetrical, for example cylindrical, solid part.
Das Werkstück kann ein metallenes Werkstück sein. The workpiece can be a metal workpiece.
Der Bearbeitungsbereich kann ein Bereich sein, in den die Profilierung einzubringen ist, also ein zu profilierender Bereich. Der Bearbeitungsbereich kann ein axial begrenzter Abschnitt des Werkstücks sein, beispielsweise ein Endstück eines rohr- oder stangenförmigen Werkstücks. The processing area can be an area in which the profiling is to be introduced, ie an area to be profiled. The machining area can be an axially delimited section of the workpiece, for example an end piece of a tubular or rod-shaped workpiece.
Das Werkstück kann einen an den Bearbeitungsbereich anschliessenden zweiten Bereich aufweisen. Dieser zweite Bereich kann, angrenzend an den Bearbeitungsbereich, eine Profilierungsbegrenzungsstruktur aufweisen, beispielsweise einen Werkstückvorsprung, der zumindest in einem (azimuthalen) Winkelbereich um die Längsachse eine radiale Ausdehnung aufweist, die grösser ist als eine radiale Ausdehnung der Aussenfläche in dem Bearbeitungsbereich dort, wo dieser an den Werkstückvorsprung angrenzt. Die Profilierungsbegrenzungsstruktur kann ein Profilierungshindemis, beispielsweise eine Werkstückschulter sein. The workpiece can have a second area adjoining the machining area. Adjacent to the machining area, this second area can have a profiling limiting structure, for example a workpiece projection, which has a radial extension at least in one (azimuthal) angular area around the longitudinal axis, which is greater than a radial extension of the outer surface in the machining area where this adjacent to the workpiece projection. The profiling limiting structure can be a profiling obstacle, for example a workpiece shoulder.
Eine Profilierungsbegrenzungsstruktur kann ein Ende oder eine Begrenzung der Profilierung bilden. A contouring limiting structure may form an end or a boundary of the contouring.
Die Aussenfläche kann in dem Bearbeitungsbereich beispielsweise rotationssymmetrisch, zum Beispiel zylindrisch oder auch konisch sein. Die Aussenfläche kann aber auch abweichend davon ausgestaltet sein, zum Beispiel polygonal. In the machining area, the outer surface can be rotationally symmetrical, for example cylindrical or also conical. However, the outer surface can also be configured differently, for example polygonally.
Die Profilierung kann eine Aussenprofilierung sein. Diese kann in einem Hohlteil oder in einem Vollteil erstellt sein. Es ist bei Hohlteilen beispielsweise auch möglich, dass gleichzeitig eine Aussen- und eine Innenprofilierung erzeugt wird, zum Beispiel wenn vorgesehen ist, dass das Werkstück in seinem Bearbeitungsbereich auf einem
aussenprofilierten Dom sitzt. Weiter ist es auch möglich, dass in einem Hohlteil eine Innenverzahnung erzeugt wird, ohne dass dadurch gleichzeitig auch noch eine Aussenverzahnung erzeugt wird. Auch dafür kann vorgesehen sein, dass das Werkstück in seinem Bearbeitungsbereich auf einem aussenprofilierten Dom sitzt. The profiling can be an external profiling. This can be created in a hollow part or in a solid part. In the case of hollow parts, it is also possible, for example, for an outer and inner profile to be produced at the same time, for example if it is provided that the workpiece in its processing area rests on a externally profiled dome sits. Furthermore, it is also possible for an internal toothing to be produced in a hollow part without an external toothing also being produced at the same time. Provision can also be made for the workpiece to be seated on an externally profiled dome in its machining area.
Die Profilierung kann eine Vielzahl von Profillücken aufweisen (Vertiefungen des Werkstücks im Bearbeitungsbereich), die über den Umfang verteilt sind, insbesondere zum Beispiel gleichmässig über den Umfang verteilt sind. Die Profillücken können aber auch ungleichmässig über den Umfang verteilt sein. The profiling can have a large number of profile gaps (indentations in the workpiece in the machining area), which are distributed over the circumference, in particular, for example, are distributed evenly over the circumference. However, the profile gaps can also be distributed unevenly over the circumference.
Die umlaufende Bewegung des Werkzeughalters kann eine kontinuierliche Bewegung sein und kann insbesondere mit einer konstanten Geschwindigkeit erfolgen. The revolving movement of the tool holder can be a continuous movement and can in particular take place at a constant speed.
Die Drehbewegung des Werkzeughalters kann eine kontinuierliche Bewegung sein und kann insbesondere mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit erfolgen. The rotary movement of the tool holder can be a continuous movement and can in particular take place at a constant rotational speed.
Insbesondere können diese beiden Geschwindigkeiten ein zeitlich konstantes Verhältnis zueinander aufweisen. In particular, these two speeds can have a time-constant ratio to one another.
Die umlaufende Bewegung kann eine kreisförmige Bewegung sein. The revolving movement can be a circular movement.
Eine Trajektorie (Bewegungspfad), die die Bewegung des Werkzeughalters beschreibt, kann sich insbesondere aus einer Überlagerung der umlaufenden Bewegung mit einer zu der Längsachse senkrechten (radialen) Bewegung ergeben. A trajectory (movement path) that describes the movement of the tool holder can result in particular from a superimposition of the circumferential movement with a movement that is perpendicular (radial) to the longitudinal axis.
In manchen Ausführungsformen führt der Umlaufkörper eine Rotation um eine Umlaufkörperachse durch. Dadurch kann die umlaufende Bewegung des Werkzeughalters erzeugt werden. Die umlaufende Bewegung des Werkzeughalters kann in einer zu der Umlaufkörperachse senkrechten Ebene stattfmden. In some embodiments, the revolving body rotates about a revolving body axis. This allows the rotary movement of the tool holder to be generated. The revolving movement of the tool holder can take place in a plane perpendicular to the recirculating body axis.
Die Umlaufkörperachse und die Drehachse können zueinander parallel ausgerichtet sein. The recirculating body axis and the axis of rotation can be aligned parallel to one another.
Eine Rotationsrichtung der Drehbewegung des Werkzeughalters (um die Drehachse) kann beispielsweise einer Rotationsrichtung der Umlaufbewegung (um die Umlaufkörperachse) entgegengesetzt sein (entgegengesetzter Drehsinn).
Die umlaufende Bewegung des Werkzeughalters kann in einer Ebene stattfinden, zu der die Längsachse parallel ausgerichtet ist, und/oder eine zur Werkzeugachse senkrechte Ebene steht senkrecht auf einer zur Längsachse senkrechten Ebene. Dies kann insbesondere zur Erzeugung einer parallel zur Längsachse verlaufenden Profilierung, beispielsweise einer Geradverzahnung, vorgesehen sein, insbesondere wenn dieA direction of rotation of the rotary movement of the tool holder (around the axis of rotation) can be opposite (opposite sense of rotation), for example, to a direction of rotation of the revolving movement (around the revolving body axis). The revolving movement of the tool holder can take place in a plane to which the longitudinal axis is aligned parallel, and/or a plane perpendicular to the tool axis is perpendicular to a plane perpendicular to the longitudinal axis. This can be provided in particular for generating a profile running parallel to the longitudinal axis, for example straight teeth, especially if the
Rotationsbewegung des Werkstücks bzw. des Werkstückhalters während des Eingriffs verlangsamt ist oder eine intermittierende Rotationsbewegung vorgesehen ist. Rotational movement of the workpiece or the workpiece holder is slowed down during the engagement or an intermittent rotational movement is provided.
Andererseits, beispielsweise wenn eine Schrägverzahnung zu erzeugen ist oder wenn das Werkstück während des Eingriffs noch rotiert, wie beispielsweise bei konstanter Rotationsgeschwindigkeit des Werkstücks bzw. Werktückhalters, kann eine andere Ausrichtung vorgesehen sein. Zum Beispiel kann dann vorgesehen sein, dass eine zur Werkzeugachse senkrechte Ebene mit der Längsachse einen von null verschiedenen Schwenkwinkel einschliesst. Dieser Schwenkwinkel kann beispielsweise abhängig von dem Schrägungswinkel der Profilierung bzw. von der Rotationsgeschwindigkeit des Werkstücks bzw. Werkstückhalters während des Eingriffs gewählt werden. On the other hand, for example if helical gearing is to be produced or if the workpiece is still rotating during the engagement, for example at a constant rotational speed of the workpiece or workpiece holder, a different orientation can be provided. For example, it can then be provided that a plane perpendicular to the tool axis encloses a non-zero swivel angle with the longitudinal axis. This pivoting angle can be selected, for example, as a function of the helix angle of the profiling or of the rotational speed of the workpiece or workpiece holder during the intervention.
Die Rotation des Umlaufkörpers kann eine kontinuierliche Bewegung sein und insbesondere eine konstante Rotationsgeschwindigkeit aufweisen. Und die Drehbewegung des Werkzeughalters kann eine kontinuierliche Bewegung sein und insbesondere eine konstante Rotationsgeschwindigkeit aufweisen. Und diese beiden Rotationsgeschwindigkeiten können ein zeitlich konstantes Verhältnis zueinander aufweisen. Eine Synchronisation dieser beiden Rotationsgeschwindigkeiten kann beispielsweise mittels eines Planetengetriebes erreicht werden, wie oben bereits beschrieben. The rotation of the rotating body can be a continuous movement and in particular can have a constant rotational speed. And the rotary movement of the tool holder can be a continuous movement and in particular can have a constant rotational speed. And these two rotational speeds can have a time-constant ratio to each other. A synchronization of these two rotational speeds can be achieved, for example, by means of a planetary gear, as already described above.
Das Planetengetriebe kann ein Hohlrad und ein in dem Hohlrad laufendes Planetenrad aufweisen. Das Planetenrad kann Teil des Werkzeughalters sein. Und es kann mit diesem zusammen die Drehbewegung ausführen. Die Position des Planetenrades kann relativ zu der Position der Werkzeugachse fixiert sein.
Das Hohlrad kann in einem Profilierungskopf fixiert sein, in dem der Umlaufkörper gelagert ist, insbesondere drehbar gelagert ist. The planetary gear can have a ring gear and a planet wheel running in the ring gear. The planet gear can be part of the tool holder. And it can perform the rotary movement together with this. The position of the planet gear can be fixed relative to the position of the tool axis. The ring gear can be fixed in a profiling head in which the rotating body is mounted, in particular rotatably mounted.
Der Profilierungskopf kann ein Lagergehäuse zur Aufnahme bzw. Lagerung von Teilen der Vorrichtung sein. Zum Beispiel kann in dem Profilierungskopf The profiling head can be a bearing housing for accommodating or storing parts of the device. For example, in the profiling head
— der Umlaufkörper gelagert sein, insbesondere drehbar gelagert sein; - the recirculating body be mounted, in particular rotatably mounted;
— ein Antrieb für die Rotation des Umlaufkörper gelagert sein; und - be mounted a drive for the rotation of the rotating body; and
— ein Hohlrad fixiert sein, sofern vorhanden. — be fixed to a ring gear, if present.
Weiter kann der Profilierungskopf mit einem Antrieb, beispielsweise einem Linearantrieb, für die radiale Zustellung wirkverbunden sein. Furthermore, the profiling head can be operatively connected to a drive, for example a linear drive, for the radial infeed.
Es können auch zwei Profilierungsköpfe vorgesehen sein, jeweils mit mindestens einem Werkzeug, zum Beispiel mit einem ersten Werkzeug in einem ersten Profilierungskopf und einem zweiten Werkzeug in einem zweiten Profilierungskopf. Diese können bezüglich der Längsachse einander gegenüberliegend angeordnet sein, zum Beispiel spiegelbildlich bezogen auf eine die Längsachse enthaltende Ebene. Beide Werkzeuge können beispielsweise als Walzrolle ausgebildet sein. Two profiling heads can also be provided, each with at least one tool, for example with a first tool in a first profiling head and a second tool in a second profiling head. These can be arranged opposite one another with respect to the longitudinal axis, for example as a mirror image with respect to a plane containing the longitudinal axis. Both tools can, for example, be designed as rolling rollers.
Die zwei Profilierungsköpfe können, insbesondere einschliesslich der in ihnen vorgesehenen Vorrichtungsteile wie Umlaufkörper und Hohlrad, gleich ausgelegt sein bzw. nach denselben Spezifikationen hergestellt sein, wobei die Bewegungen der Vorrichtungsteile spiegelbildlich bezogen auf eine die Längsachse enthaltende Ebene verlaufen. The two profiling heads, in particular including the device parts provided in them such as revolving body and ring gear, can be designed the same or be manufactured according to the same specifications, with the movements of the device parts running mirror-inverted relative to a plane containing the longitudinal axis.
Die jeweiligen umlaufenden Bewegungen der beiden genannten Werkzeuge können voneinander verschieden sein, nämlich insbesondere zueinander spiegelbildlich zu einer die Längsachse enthaltenden Ebene verlaufen. Dabei können die jeweiligen umlaufenden Bewegungen der beiden genannten Werkzeuge in ein und derselben Ebene stattfmden. The respective circumferential movements of the two tools mentioned can be different from one another, namely in particular run as mirror images of one another with respect to a plane containing the longitudinal axis. The respective circulating movements of the two tools mentioned can take place in one and the same plane.
Die umlaufende Bewegung des ersten Werkzeugs (des ersten Profilierungskopfes) kann so mit der umlaufenden Bewegung des zweiten Werkzeugs (des zweiten
Profilierungskopfes) synchronisiert sein, dass die umformenden Eingriffe der beiden genannten Werkzeuge jeweils gleichzeitig stattfmden. The circular movement of the first tool (the first profiling head) can thus be synchronized with the circular movement of the second tool (the second Profiling head) be synchronized so that the forming interventions of the two tools mentioned each take place simultaneously.
Durch den (Spiegel-) symmetrischen Aufbau kann eine mechanische Belastung des Werkstückhalters gering gehalten werden, weil sich die jeweiligen auf die Längsachse zu gerichteten Kräfte im wesentlichen gegeneinander aufheben. Due to the (mirror) symmetrical structure, a mechanical load on the workpiece holder can be kept low because the respective forces directed towards the longitudinal axis essentially cancel each other out.
Auch aus anderen Gründen und an anderen Stellen, beispielsweise innerhalb desselben Profilierungskopfes, können mehrere Werkzeuge vorgesehen sein. Diese können zum Beispiel gleichartig ausgebildet sein. Die Werkzeuge können beispielsweise Walzrollen sein, insbesondere gleichartig ausgebildete Walzrollen. Auch können, wenn mehrere Werkzeughalter vorgesehen sein, diese gleichartig ausgebildet sein. Several tools can also be provided for other reasons and at other locations, for example within the same profiling head. These can, for example, be designed in the same way. The tools can be rollers, for example, in particular rollers of the same design. If several tool holders are provided, they can also be designed in the same way.
Einerseits kann ein einziger Werkzeughalter zwei oder mehr Werkzeuge haltern, zum Beispiel so, dass deren Werkzeugachsen azimuthal bezüglich der Drehachse des Werkzeughalter gleichmässig verteilt sind. On the one hand, a single tool holder can hold two or more tools, for example in such a way that their tool axes are evenly distributed azimuthally with respect to the axis of rotation of the tool holder.
Beispielsweise können diese Werkzeuge alternierend während aufeinanderfolgender Umläufe in das Werkstück umformend eingreifen. For example, these tools can alternately engage the workpiece in a forming manner during successive revolutions.
Dadurch kann sich eine erhöhte Standzeit der einzelnen Werkzeuge ergeben. This can increase the service life of the individual tools.
Andererseits können zwei oder mehr Werkzeughalter vorgesehen sein, die jeweils (mindestens) ein Werkzeug haltern. Die umlaufenden Bewegungen dieser Werkzeughalter können zum Beispiel dieselbe Umlaufbahn beschreiben; und sie können entlang der Umlaufbahn gleichmässig verteilt sein. Beispielsweise können diese Werkzeughalter azimuthal bezüglich der Umlaufkörperachse gleichmässig verteilt sein.On the other hand, two or more tool holders can be provided, each of which holds (at least) one tool. The orbital movements of these tool holders can, for example, describe the same orbit; and they can be evenly distributed along the orbit. For example, these tool holders can be uniformly distributed azimuthally with respect to the rotating body axis.
Es kann zum Beispiel pro Rotationsumlauf des Umlaufkörpers pro Werkzeughalter ein Eingriff in das Werkstück stattfmden. For example, one intervention in the workpiece can take place per rotation of the revolving body per tool holder.
Dadurch kann (bei gleicher Anzahl Umläufe des Umlaufkörpers) eine Vervielfachung der Eingriffe pro Zeit und somit eine schnellere Bearbeitung des Werkstücks erreicht werden. Während einer Rotationsperiode des Umlaufkörpers können N umformende
Eingriffe stattfinden, wobei N die Zahl der Werkzeughalter mit je (mindestens) einem Werkzeug angibt. As a result (with the same number of revolutions of the recirculating body), a multiplication of interventions per time and thus faster processing of the workpiece can be achieved. During one period of rotation of the recirculating body, N forming Interventions take place, where N indicates the number of tool holders, each with (at least) one tool.
Wenn N die Zahl der Werkzeughalter mit je n Werkzeugen angibt und zwei gleich (bzw. spiegelbildlich) aufgebaute Prägeköpfe vorgesehen sind, kann die Bearbeitung des Werkstücks also mit 2·N·h Werkzeugen stattfmden. If N indicates the number of tool holders, each with n tools, and two identical (or mirror-inverted) stamping heads are provided, the workpiece can therefore be machined with 2*N*h tools.
Die Werkzeuge oder zumindest deren Wirkbereiche können beispielsweise gemäss denselben Spezifikationen gefertigt sein. The tools, or at least their effective areas, can be manufactured according to the same specifications, for example.
Das Werkzeug kann, wie beschrieben, eine Walzrolle sein. As described, the tool can be a roller.
In seinem Wirkbereich kann das Werkzeug eine Form aufweisen, die, in einem Schnitt entlang einer Schnittebene, dem Negativen der Form einer Profillücke der erzeugenden Profilierung entspricht, wobei diese Schnittebene durch den Wirkbereich verlaufend ist und die Werkzeugachse enthält. Für den Fall, dass eine zur Werkzeugachse senkrechte Ebene senkrecht ausgerichtet ist zu einer zur Längsachse senkrechten Ebene, kann vorgesehen sein, dass in einem Schnitt senkrecht zur Lächsachse durch den Wirkbereich während eines Eingriffs das Werkzeug eine Form aufweist, die dem Negativen der Form einer Profillücke der erzeugenden Profilierung entspricht. In its effective range, the tool can have a shape which, in a section along a cutting plane, corresponds to the negative of the shape of a profile gap of the generating profiling, this cutting plane running through the effective range and containing the tool axis. In the event that a plane perpendicular to the tool axis is aligned perpendicular to a plane perpendicular to the longitudinal axis, it can be provided that in a section perpendicular to the salmon axis through the effective area during an intervention, the tool has a shape that is the negative of the shape of a profile gap corresponds to the generating profiling.
Dies kann insbesondere dann vorgesehen sein, wenn die Profilierung eine Aussenprofilierung beinhaltet bzw. ist. Gleichzeitig mit der Aussenprofilierung kann optional auch noch eine Innenprofilierung erzeugt werden - oder auch nicht. This can be provided in particular when the profiling includes or is an external profiling. At the same time as the external profiling, an internal profiling can optionally also be created - or not.
Der Wirkbereich kann bezüglich der Werkzeugachse rotationssymmetrisch sein. The effective range can be rotationally symmetrical with respect to the tool axis.
Der Wirkbereich kann dadurch definiert sein, dass es der Bereich des Werkzeugs ist, in dem das Werkzeug mit dem Werkstück in (direkten) Kontakt kommt. Allerdings kann vorgesehen sein, dass bei jedem Eingriff nur ein Abschnitt des Wirkbereichs mit dem Werkstück in (direkten) Kontakt kommt. Bei einem frei um die Werkzeugachse rotierbar gelagerten Werkzeug ist es im wesentlichen zufällig, welcher Abschnitt des Wirkbereichs bei einem Eingriff mit dem Werkstück in (direkten) Kontakt kommt.
Wenn das Werkzeug wie beschrieben durch den Werkzeughalter gehaltert ist, kann sich die Werkzeugachse mit dem zugehörigen Werkzeughalter mitdrehen. Und wenn ein Planetenrad vorgesehen ist, das Teil des Werkzeughalters ist, dann kann auch die relative Position von Werkzeugachse zu Planetenrad konstant sein. The effective area can be defined in that it is the area of the tool in which the tool comes into (direct) contact with the workpiece. However, it can be provided that with each intervention only a section of the effective area comes into (direct) contact with the workpiece. In the case of a tool which is mounted so as to be freely rotatable about the tool axis, it is essentially random which section of the effective range comes into (direct) contact with the workpiece during an intervention. If the tool is held by the tool holder as described, the tool axis can rotate with the associated tool holder. And if a planetary gear is provided which is part of the tool holder, then the relative position of the tool axis to the planetary gear can also be constant.
Das Werkzeug kann Teil eines Werkzeugeinsatzes des Werkzeughalters sein, der an mindestens einem weiteren Teil des Werkzeughalters fixiert werden kann. The tool can be part of a tool insert of the tool holder, which can be fixed to at least one other part of the tool holder.
Die Vorrichtung kann eine Vorrichtung zur Herstellung eines mit einer Profilierung versehenen Profilkörpers durch Kaltumformen eines Werkstücks sein. Dazu kann die Vorrichtung aufweisen: The device can be a device for producing a profile body provided with a profile by cold forming a workpiece. For this purpose, the device can have:
— einen um seine Längsachse rotierbaren Werkstückhalter zur Halterung des Werkstücks; - a workpiece holder rotatable about its longitudinal axis for holding the workpiece;
— eine Antriebsvorrichtung zum Erzeugen einer Rotationsbewegung des Werkstückhalters um die Längsachse, insbesondere wobei die Rotationsbewegung intermittierend ist bzw. alternierend Zeitdauern des Stillstandes und Zeitdauern der Rotationsbewegung aufweist; a drive device for generating a rotational movement of the workpiece holder about the longitudinal axis, in particular the rotational movement being intermittent or having alternating periods of standstill and periods of rotational movement;
— einen Umlaufkörper; — a recirculating body;
— einen Werkzeughalter zum Haltern eines Werkzeuges, insbesondere wobei der Werkzeughalter in dem Umlaufkörper um eine Drehachse des Werkzeughalters drehbar gelagert ist; - a tool holder for holding a tool, in particular wherein the tool holder is rotatably mounted in the revolving body about an axis of rotation of the tool holder;
— eine Antriebsvorrichtung zum Erzeugen einer Drehbewegung des Werkzeughalters um seine Drehachse; und - a drive device for generating a rotary movement of the tool holder about its axis of rotation; and
— eine Antriebsvorrichtung zum Erzeugen einer Bewegung des Umlaufkörpers, durch die der Werkzeughalter zu einer umlaufenden Bewegung antreibbar ist, insbesondere entlang einer Umlaufbahn. - a drive device for generating a movement of the revolving body, by which the tool holder can be driven to perform a revolving movement, in particular along a revolving path.
Weiter kann die Vorrichtung aufweisen:
— eine erste Synchronisations Vorrichtung zur Synchronisation der Rotationsbewegung des Werkstückhalters mit der umlaufenden Bewegung des Werkzeughalters; und Furthermore, the device can have: - a first synchronization device for synchronizing the rotational movement of the workpiece holder with the revolving movement of the tool holder; and
— eine zweite Synchronisationsvorrichtung, zur Synchronisation der Drehbewegung des Werkzeughalters mit der umlaufenden Bewegung des W erkzeughalters . - a second synchronization device, for synchronizing the rotary movement of the tool holder with the rotary movement of the tool holder.
Der Werkzeughalter kann ein Drehlager aufweisen, das eine von der Drehachse des Werkzeughalters verschiedene Werkzeugachse definiert, zur Aufnahme des Werkzeugs; und zwar so, dass das Werkzeug um die Werkzeugachse rotierbar ist. Insbesondere kann das Werkzeug frei um die Werkzeugachse rotierbar sein. The tool holder can have a pivot bearing, which defines a tool axis different from the axis of rotation of the tool holder, for receiving the tool; in such a way that the tool can be rotated about the tool axis. In particular, the tool can be freely rotatable about the tool axis.
In manchen Ausführungsformen weist die Vorrichtung das Werkzeug auf, in dem Drehlager um die Werkzeugachse rotierbar gelagert. In some embodiments, the device has the tool, which is mounted in the rotary bearing so that it can rotate about the tool axis.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Werkzeug In particular, it can be provided that the tool
— einen Wirkbereich aufweist, der bezüglich der Werkzeugachse rotationsymmetrisch ausgebildet ist; und/oder - has an effective area which is rotationally symmetrical with respect to the tool axis; and or
— als eine Walzrolle ausgebildet ist. - is designed as a roller.
Die Antriebsvorrichtung zum Erzeugen einer Drehbewegung des Werkzeughalters um seine Drehachse kann zumindest teilweise mit der zweiten Synchronisationsvorrichtung identisch sein. Zum Beispiel kann das bereits beschriebene Planetengetriebe einerseits Teil dieser Antriebsvorrichtung sein, indem es die Bewegung des Umlaufkörpers in die Drehbewegung des Werkzeughalters umwandelt, und andererseits kann es Teil der ersten Synchronisations Vorrichtung sein (oder der ersten Synchronisationsvorrichtung entsprechen), indem es die Drehbewegung des Werkzeughalters an die umlaufende Bewegung des Werkzeughalters koppelt. The drive device for generating a rotary movement of the tool holder about its axis of rotation can be at least partially identical to the second synchronization device. For example, the planetary gear already described can on the one hand be part of this drive device, converting the movement of the rotating body into the rotary movement of the tool holder, and on the other hand it can be part of the first synchronization device (or correspond to the first synchronization device) by converting the rotary movement of the tool holder coupled to the revolving movement of the tool holder.
Die Antriebsvorrichtung zum Erzeugen einer Bewegung des Umlaufkörpers kann beispielsweise eine Antriebsspindel aufweisen. Diese kann auch Teil der
Antriebsvorrichtung zum Erzeugen einer Drehbewegung des Werkzeughalters um seine Drehachse sein, z.B. vermittelt durch das Planetengetriebe. The drive device for generating a movement of the rotating body can have a drive spindle, for example. This can also be part of Be drive device for generating a rotary movement of the tool holder about its axis of rotation, for example mediated by the planetary gear.
Der Umlaufkörper kann in einem Profilierungskopf gelagert sein, insbesondere rotierbar gelagert sein. Und dieser kann, mittels eines Antriebs, auf die Längsachse zu antreibbar sein, für die radiale Zustellbewegung. Der Antrieb kann zum Beispiel ein Antrieb für eine senkrecht zu der Längsachse verlaufende Bewegung des Profilierungskopfes sein.The circulating body can be mounted in a profiling head, in particular it can be mounted in a rotatable manner. And this can be driven towards the longitudinal axis by means of a drive for the radial infeed movement. The drive can, for example, be a drive for a movement of the profiling head running perpendicular to the longitudinal axis.
Die Vorrichtung kann eine Antriebsvorrichtung zum Erzeugen einer Bewegung des Werkstückhalters parallel zu der Längsachse aufweisen. Dadurch können Werkzeugeingriffe zum Beispiel nach und nach an immer weiter von einem Ende des Werkstücks entfernt liegenden Positionen stattfmden. Eine parallel zur Längsachse fortschreitende Ausbildung der Profilierung kann ermöglicht werden. The device can have a drive device for generating a movement of the workpiece holder parallel to the longitudinal axis. This allows tool engagements to occur progressively, for example, at positions further and further from an end of the workpiece. A progressive formation of the profiling parallel to the longitudinal axis can be made possible.
Die erste Synchronisations Vorrichtung und die zweite Synchronisationsvorrichtung können ein und dieselbe Synchronisationsvorrichtung sein oder ganz oder teilweise voneinander verschieden sein. The first synchronization device and the second synchronization device can be one and the same synchronization device or can be completely or partially different from one another.
Die erste Synchronisations Vorrichtung kann eingerichtet sein, sicherzustellen, dass eine Umlauffrequenz der umlaufenden Bewegung des ersten Werkzeughalters mit einer Drehzahl der Rotationsbewegung des Werkstücks in einem festen (zeitlich unverändertem) Verhältnis steht. The first synchronization device can be set up to ensure that a rotational frequency of the revolving movement of the first tool holder is in a fixed (temporarily unchanged) ratio to a speed of the rotational movement of the workpiece.
Die zweite Synchronisations Vorrichtung kann eingerichtet sein, sicherzustellen, dass eine Umlauffrequenz der umlaufenden Bewegung des ersten Werkzeughalters mit einer Drehzahl der Drehbewegung des Werkzeughalters in einem festen (zeitlich unverändertem) Verhältnis steht. The second synchronization device can be set up to ensure that a rotational frequency of the revolving movement of the first tool holder is in a fixed (temporarily unchanged) ratio to a rotational speed of the rotary movement of the tool holder.
Die Vorrichtung kann so eingerichtet sein, dass das Kaltumformen des Werkstücks durch eine Vielzahl nacheinander ausgeführter umformender Eingriffe stattfmden kann. Dieses können Eingriffe ein desselben Werkzeuges oder auch Eingriffe mehrerer Werkzeuge sein.
Und die erste Synchronisationsvorrichtung kann eingerichtet sein, die Rotationsbewegung des Werkstückhalters mit der umlaufenden Bewegung des Werkzeughalters so zu synchronisieren, dass an verschiedenen über einen Umfang des Werkstücks verteilten Positionen jeweils mehrere der umformenden Eingriffe stattfinden. The device can be set up in such a way that the cold forming of the workpiece can take place by means of a large number of forming operations carried out one after the other. This can be interventions by the same tool or by multiple tools. And the first synchronization device can be set up to synchronize the rotational movement of the workpiece holder with the revolving movement of the tool holder in such a way that several of the forming interventions take place at different positions distributed over a circumference of the workpiece.
Die Vorrichtung kann so eingerichtet sein, dass in jedem der umformenden Eingriffe jeweils ein Werkzeug mit dem Bearbeitungsbereich in Kontakt kommt. Insbesondere kann die Vorrichtung so ausgebildet sein, dass in jedem der umformenden Eingriffe jeweils der Wirkbereich (genauer: ein Abschnitt des Wirkbereichs) eines Werkzeugs mit dem Bearbeitungsbereich in Kontakt kommt. Das jeweilige Werkzeug (genauer: dessen Wirkbereich oder Wirkbereichsabschnitt) kann dabei hämmernd auf der Aussenfläche (in dem Bearbeitungsbereich) einwirken. Bei jedem der Eingriffe kann ein Werkzeug kaltumformend auf den Bearbeitungsbereich einwirken. The device can be set up in such a way that a tool comes into contact with the machining area in each of the shaping interventions. In particular, the device can be designed in such a way that in each of the shaping interventions the active area (more precisely: a section of the active area) of a tool comes into contact with the machining area. The respective tool (more precisely: its effective range or effective range section) can have a hammering effect on the outer surface (in the processing area). In each of the interventions, a tool can have a cold-forming effect on the machining area.
Und die zweite Synchronisationsvorrichtung kann eingerichtet sein, die Drehbewegung des Werkzeughalters mit der umlaufenden Bewegung des Werkzeughalters so zu synchronisieren, dass die Werkzeugachse in jedem der umformenden Eingriffe des Werkzeuges denselben (kleinen) Bereich azimuthaler Positionen (bezogen auf die Drehachse) durchläuft. And the second synchronization device can be set up to synchronize the rotary movement of the tool holder with the rotary movement of the tool holder in such a way that the tool axis runs through the same (small) range of azimuthal positions (relative to the axis of rotation) in each of the forming interventions of the tool.
Wenn mehrere Werkzeuge und ein oder mehrere Werkzeughalter (halternd jeweils mindestens eines der Werkzeuge) vorgesehen sind, kann vorgesehen sein, dass die zweite Synchronisations Vorrichtung eingerichtet ist, die Drehbewegung des mindestens einen Werkzeughalters mit der umlaufenden Bewegung des jeweiligen Werkzeughalters so zu synchronisieren, dass jede der Werkzeugachsen in jedem der umformenden Eingriffe des entsprechenden Werkzeuges denselben (kleinen) Bereich azimuthaler Positionen (bezogen auf die Drehachse) durchläuft. If several tools and one or more tool holders (each holding at least one of the tools) are provided, provision can be made for the second synchronization device to be set up to synchronize the rotational movement of the at least one tool holder with the revolving movement of the respective tool holder in such a way that each of the tool axes passes through the same (small) range of azimuthal positions (relative to the axis of rotation) in each of the forming interventions of the corresponding tool.
Zum Beispiel, wenn die zu erzeugende Profilierung r Profillücken aufweist und die Vorrichtung N Werkzeughalter auiweist, deren umlaufende Bewegung ein und dieselbe Umlaufbahn beschreiben, kann die erste Synchronisationsvorrichtung beispielsweise so
eingerichtet sein, dass ein N-tel einer Periodendauer der umlaufenden Bewegung gleich einem ganzzahligen Vielfachen eines r-tels der Periodendauer der Rotationsbewegung des Werkstücks ist. Dadurch finden die Eingriffe genau an den Positionen entlang des Umfangs des Werkstücks statt, wo Profillücken zu erzeugen sind. Insbesondere kann die erste Synchronisationsvorrichtung beispielsweise so eingerichtet sein, dass ein N-tel einer Periodendauer der umlaufenden Bewegung gleich einem r-tel der Periodendauer der Rotationsbewegung des Werkstücks ist. Dadurch finden die Eingriffe jeweils an benachbarten Profillückenpositionen statt. For example, if the profiling to be generated has r profile gaps and the device has N tool holders whose revolving movement describes one and the same orbit, the first synchronization device can, for example, be set up such that one Nth of a period of the revolving movement is equal to an integer multiple of one rth of the period of the rotational movement of the workpiece. As a result, the interventions take place precisely at the positions along the circumference of the workpiece where profile gaps are to be created. In particular, the first synchronization device can be set up, for example, in such a way that one Nth of a period of the rotating movement is equal to one rth of the period of the rotational movement of the workpiece. As a result, the interventions take place at adjacent profile gap positions.
Die Erfindung umfasst Vorrichtungen mit Merkmalen, die den Merkmalen von beschriebenen Verfahren entsprechen und umgekehrt auch Verfahren mit Merkmalen, die den Merkmalen von beschriebenen Vorrichtungen entsprechen. The invention includes devices with features that correspond to the features of the described methods and, conversely, also methods with features that correspond to the features of the described devices.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und den Figuren hervor. Further embodiments and advantages emerge from the dependent patent claims and the figures.
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von Ausführungsbeispielen und den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch: The subject of the invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments and the accompanying drawings. They show schematically:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur kaltumformendenFig. 1 shows a device for carrying out the method for cold forming
Profilierung eines Werkstücks; profiling of a workpiece;
Figs. 2A-2D aufeinanderfolgende Phasen des Verfahrens; figs 2A-2D successive phases of the process;
Fig. 3 einen Werkzeughalter mit Werkzeug, in einem Schnitt durch seineFig. 3 shows a tool holder with tool, in a section through its
Drehachse und die Werkzeugachse; axis of rotation and the tool axis;
Fig. 4 ein Detail eines Planetengetriebes mit einem Planetenrad gemäss Fig. 3;FIG. 4 shows a detail of a planetary gear with a planet wheel according to FIG. 3;
Fig. 5 ein Detail einer Vorrichtung mit zwei Profilierungsköpfen, mit symbolisierter radialer Zustellung und axialem Vorschub; 5 shows a detail of a device with two profiling heads, with symbolized radial infeed and axial feed;
Fig. 6A eine Umlaufbahn eines Werkzeughalters; 6A shows an orbit of a tool holder;
Fig. 6B eine radiale Zustellungsbewegung, symbolisch;
Fig. 6C eine Trajektorie eines Werkzeughalters, als Überlagerung von umlaufender Bewegung und radialer Zustellung; 6B shows a radial infeed movement, symbolically; 6C shows a trajectory of a tool holder as a superimposition of circumferential movement and radial infeed;
Fig. 7 ein Detail einer Vorrichtung mit zwei Profilierungsköpfen, die jeweils drei Werkzeughalter mit je zwei Werkzeugen aufweisen; Fig. 8 einen Profilkörper mit nach aussen abstehender Schulter; Fig. 9 ein Detail eines Werkstücks auf einem aussenprofilierten Dom, in einem Schnitt senkrecht zur Längsachse; 7 shows a detail of a device with two profiling heads, each having three tool holders with two tools each; 8 shows a profile body with a shoulder projecting outwards; 9 shows a detail of a workpiece on an externally profiled mandrel, in a section perpendicular to the longitudinal axis;
Fig. 10 ein Werkstück mit einem konischen Bearbeitungsbereich, in einem die Längsachse enthaltenden Schnitt Fig. 11 ein Werkstück mit einer polygonalen Aussenfläche, in einem Schnitt senkrecht zur Längsachse; 10 shows a workpiece with a conical machining area, in a section containing the longitudinal axis; FIG. 11 shows a workpiece with a polygonal outer surface, in a section perpendicular to the longitudinal axis;
Fig. 12 ein Werkstück bzw. einen Profilkörper mit zwei axial beabstandeten radial nach aussen gerichteten Profilierungsbegrenzungsstrukturen, zwischen denen eine Profilierung erzeugt wurde; Fig. 13 ein Werkstück bzw. einen Profilkörper mit zwei axial beabstandeten radial nach innen bzw. nach aussen gerichteten12 shows a workpiece or a profile body with two axially spaced, radially outwardly directed profiling limiting structures, between which a profiling has been produced; 13 shows a workpiece or a profile body with two axially spaced, radially inward or outwardly directed parts
Profilierungsbegrenzungsstrukturen, zwischen denen eine Profilierung erzeugt wurde; Profiling limiting structures between which profiling has been created;
Fig. 14 ein Werkstück bzw. einen Profilkörper ohne Profilierungsbegrenzungsstrukturen; 14 shows a workpiece or a profile body without profiling limiting structures;
Fig. 15 ein Werkstück mit nicht-rotationssymmetrischen Profilierungsbegrenzungsstruktur, in einem Schnitt senkrecht zur Längsachse; 15 shows a workpiece with a non-rotationally symmetrical profiling limitation structure, in a section perpendicular to the longitudinal axis;
Fig. 16 ein Werkstück bzw. ein Profilkörper mit azimuthal ungleichmässig verteilten Profillücken, in einem Schnitt senkrecht zur Längsachse;
Fig. 17 eine schematische Veranschaulichung der Situation bei verschwenkter16 shows a workpiece or a profile body with profile gaps distributed unevenly in azimuth, in a section perpendicular to the longitudinal axis; Fig. 17 is a schematic illustration of the situation with pivoted
Werkzeugachse. tool axis.
Für das Verständnis der Erfindung nicht wesentliche Teile sind zum Teil nicht dargestellt. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele stehen beispielhaft für den Erfmdungsgegenstand oder dienen seiner Erläuterung und haben keine beschränkende Wirkung. Some parts that are not essential for understanding the invention are not shown. The exemplary embodiments described are exemplary for the subject of the invention or serve to explain it and have no restrictive effect.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Durchführung des Verfahrens zur kaltumformenden Profilierung eines Werkstücks 1. Das Werkstück 1 ist in einem Werkstückhalter 10 gehaltert, der in Fig. 1 symbolisch dargestellt ist und eine Längsachse Z aufweist, die gleichzeitig auch eine Längsachse des Werkstücks 1 ist.Fig. 1 shows a device 100 for carrying out the method for cold-forming profiling of a workpiece 1. The workpiece 1 is held in a workpiece holder 10, which is shown symbolically in Fig. 1 and has a longitudinal axis Z, which is also a longitudinal axis of the workpiece 1 is.
Das Werkstück 1 weist im dargestellten Beispiel einen bezüglich der Längsachse Z rotationssymmetrischen Bearbeitungsbereich 11 mit einer Aussenfläche 11a auf, der beispielhaft zylindrisch ausgebildet ist und in dem eine Profilierung einzubringen ist, und an den sich ein zweiter Bereich 12 anschliesst, in dem das Werkstück 1 einen grösseren Durchmesser hat als im Bearbeitungsbereich 11. Dadurch ist zwischen den Bereichen 11 und 12 eine als eine Werkstückschulter 13 ausgebildete Profilierungsbegrenzungsstruktur ausgebildet. In the example shown, the workpiece 1 has a machining region 11 that is rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis Z and has an outer surface 11a, which is cylindrical, for example, and in which a profile is to be introduced, and which is adjoined by a second region 12, in which the workpiece 1 has a has a larger diameter than in the machining area 11. As a result, a profiling limiting structure designed as a workpiece shoulder 13 is formed between the areas 11 and 12.
Weiter ist ein in Fig. 1 symbolisch dargestellter Umlaufkörper 8 vorgesehen, der eine Bewegung R8‘ ausführt, nämlich indem er in dem dargestellten Beispiel um eine in Fig. 1 nicht dargestellte Umlaufkörperachse rotiert und so die Rotation R8‘ ausführt. In dem Umlaufkörper 8 ist ein Werkzeughalter 5 gelagert, der aufgrund der Bewegung R8‘ des Umlaufkörpers 8 eine umlaufende Bewegung R8 entlang einer Umlaufbahn U durchführt. Furthermore, a recirculating body 8 shown symbolically in FIG. 1 is provided, which performs a movement R8', namely by rotating in the example shown about a recirculating body axis not shown in FIG. 1 and thus performing the rotation R8'. A tool holder 5 is mounted in the revolving body 8 and, due to the movement R8' of the revolving body 8, carries out a revolving movement R8 along an orbit U.
Der Werkzeughalter 5 weist eine Drehachse W auf, um welche er eine Drehbewegung R5 durchführt. Diese Drehbewegung R5 kann beispielsweise direkt durch einen Antrieb (Rotationsantrieb) erzeugt sein oder aber von der Bewegung R8‘ des Umlaufkörpers 8 abgeleitet sein, beispielsweise auf mechanischem Wege, zum
Beispiel mittels eines Planetengetriebes, wie im weiteren noch genauer beschrieben wird. The tool holder 5 has an axis of rotation W, about which it performs a rotary movement R5. This rotational movement R5 can, for example, be generated directly by a drive (rotary drive) or else be derived from the movement R8' of the circulating body 8, for example mechanically, for example Example by means of a planetary gear, as will be described in more detail below.
Der Werkzeughalter 5 haltert mindestens ein Werkzeug 2, das einen Wirkbereich 21 aufweist, in dem es mit dem Werkstück 1 in kaltumformenden Kontakt kommt, und zwar indem es während eines Eingriffs in das Werkstück 1 eine Bewegung durchführt, die im weiteren noch genauer beschrieben wird. Das Werkzeug 2 ist in dem Werkzeughalter 5 um die Werkzeugachse Q rotierbar gelagert, insbesondere frei rotierbar gelagert. Die Werkzeugachse Q ist nicht identisch mit der Drehachse W des Werkzeughalters 5. Sie kann beispielsweise parallel dazu ausgerichtet und davon beabstandet sein. The tool holder 5 holds at least one tool 2, which has an active area 21 in which it comes into cold-forming contact with the workpiece 1, by carrying out a movement during engagement with the workpiece 1, which will be described in more detail below. The tool 2 is mounted in the tool holder 5 so as to be rotatable about the tool axis Q, in particular freely rotatable. The tool axis Q is not identical to the axis of rotation W of the tool holder 5. It can, for example, be aligned parallel thereto and at a distance from it.
Das Werkzeug 2 kann einen (bezüglich der Werkzeugachse Q) rotationssymmetrischen Wirkbereich aufweisen. The tool 2 can have a rotationally symmetrical active area (with respect to the tool axis Q).
Das Werkzeug 2 kann zum Beispiel als eine Walzrolle ausgebildet sein. The tool 2 can be designed as a roller, for example.
Mittels des Werkzeugs 2 werden Profillücken im Werkstück 1 erzeugt, wobei das Werkzeug 2 pro Profillücke eine Vielzahl von Eingriffen ausführt. Profile gaps are produced in the workpiece 1 by means of the tool 2, with the tool 2 carrying out a large number of interventions per profile gap.
Damit das Werkzeug 2 an verschiedenen über den Umfang des Werkstücks 1 verteilten Positionen in das Werkstück 1 eingreifen kann, ist das Werkstück 1 mittels des Werkstückhalters 10 um die Lägsachse Z zu einer Rotationsbewegung RI antreibbar, insbesondere wobei die Rotationsbewegung RI eine intermittierende Rotation sein kann, so dass der Werkzeugeingriff jeweils in einer Phase des Rotationsstillstandes des Werkstücks 1 stattfmden kann. So that the tool 2 can engage in the workpiece 1 at various positions distributed over the circumference of the workpiece 1, the workpiece 1 can be driven by means of the workpiece holder 10 about the longitudinal axis Z in a rotational movement RI, in particular with the rotational movement RI being an intermittent rotation, so that the tool engagement can take place in a phase of the rotational standstill of the workpiece 1.
Weiter kann ein Antrieb für einen Axialvorschub des Werkstücks 1 parallel zu der Längsachse Z vorgesehen sein. Dadurch kann eine entlang der Längsachse Z fortschreitende Ausbildung der Profilierung bewirkt werden. Furthermore, a drive for an axial feed of the workpiece 1 parallel to the longitudinal axis Z can be provided. As a result, the profiling can be progressively formed along the longitudinal axis Z.
In Fig. 1 sind Wirkverbindungen zum Zwecke des Antriebs durch gestrichelte Linien dargestellt und Wirkverbindungen zum Zwecke der Synchronisation (die mechanisch und/oder elektronisch realisiert sein kann) durch dicke gepunktete Linien dargestellt.
Es ist eine Antriebsvorrichtung Al zum Erzeugen einer Rotationsbewegung RI des Werkstückhalters 10 vorgesehen, zum Beispiel ein Torquemotor oder ein sonstiger Rotationsantrieb sowie eine Antriebsvorrichtung A8 zum Erzeugen der Bewegung R8’ des Umlaufkörpers 8. Die Antriebsvorrichtung A8 kann beispielsweise eine Antriebswelle aufweisen. In FIG. 1, operative connections for the purpose of propulsion are represented by dashed lines and operative connections for the purpose of synchronization (which can be implemented mechanically and/or electronically) are represented by thick dotted lines. A drive device A1 is provided for generating a rotational movement RI of the workpiece holder 10, for example a torque motor or another rotary drive, and a drive device A8 for generating the movement R8′ of the rotating body 8. The drive device A8 can have a drive shaft, for example.
Und es ist noch eine Antriebsvorrichtung A5 zum Erzeugen der Drehbewegung R5 des Werkzeughalters 5 um seine Drehachse W vorgesehen, wie oben schon angegeben.And there is also a drive device A5 for generating the rotational movement R5 of the tool holder 5 about its axis of rotation W, as already indicated above.
Die Drehachse W ist parallel zur Umlaufkörperachse ausgerichtet. Die umlaufende Bewegung R8 des Werkzeughalters findet in einer Ebene statt, auf der diese Achsen senkrecht stehen. Die Längsachse ist im dargestellten Beispiel parallel zu dieser Ebene ausgerichtet. The axis of rotation W is aligned parallel to the recirculating body axis. The rotary movement R8 of the tool holder takes place in a plane to which these axes are perpendicular. In the example shown, the longitudinal axis is aligned parallel to this plane.
Die Werkzeugachse Q kann parallel zu der Drehachse W ausgerichtet sein. The tool axis Q can be aligned parallel to the axis of rotation W.
Damit Werkzeugeingriffe dort stattfmden, wo Profillücken zu erzeugen sind, sind die Werkstückrotation RI und die umlaufende Bewegung R8 mittels einer ersten Synchronisations Vorrichtung S1 miteinander synchronisiert, zum Beispiel, indem die Werkstückrotation RI und die Bewegung R8‘ des Umlaufkörpers 8 mittels der ersten Synchronisations Vorrichtung S1 miteinander synchronisiert sind. So that tool interventions take place where profile gaps are to be created, the workpiece rotation RI and the revolving movement R8 are synchronized with one another by means of a first synchronization device S1, for example by the workpiece rotation RI and the movement R8' of the recirculating body 8 by means of the first synchronization device S1 are synchronized with each other.
Zum Beispiel kann die Synchronisation darin bestehen, dass die beiden Bewegungen (RI und R8 bzw. R8’) ein zeitlich konstantes Verhältnis ihrer Umlaufzeiten aufweisen. Beispielsweise wenn nur ein Werkzeug 2 vorgesehen ist und aufeinanderfolgende Eingriffe des Werkzeugs 2 in das Werkstück 1 jeweils in benachbarte Profillücken erfolgen sollen, kann T8/T1 = z gewählt werden, mit einer Umlaufzeit (Periode) T8 der umlaufenden Bewegung R8 des Werkzeughalters 5 und einer Umlaufzeit (Periode) TI des Werkstücks, wobei z die Anzahl der zu erzeugenden Profillücken ist. For example, the synchronization can consist in the fact that the two movements (RI and R8 or R8') have a temporally constant ratio of their orbital times. For example, if only one tool 2 is provided and successive interventions of the tool 2 in the workpiece 1 are to take place in adjacent profile gaps, T8/T1=z can be selected, with a circulation time (period) T8 of the circulation movement R8 of the tool holder 5 and a Circulation time (period) TI of the workpiece, where z is the number of profile gaps to be created.
Diese Synchronisation kann zum Beispiel mittels einer elektronischen Synchronisations Vorrichtung S1 realisiert werden. Andere Synchronisations vorrichtungen, beispielsweise mechanische, sind aber grundsätzlich auch denkbar.
Weiter ist noch eine zweite Synchronisationsvorrichtung S5 vorgesehen, mittels der die Drehbewegung R5 des Werkzeughalters 5 und die umlaufende Bewegung R8 des Werkzeughalters 5 miteinander synchronisiert sind. Dies kann beispielsweise mittels einer elektronischen Synchronisations Vorrichtung realisiert werden, wobei diese dann auch identisch sein kann mit der ersten Synchronisationsvorrichtung Sl. Im dargestellten Beispiel ist diese Synchronisation mechanisch realisiert, nämlich mittels des bereits genannten Planetengetriebes. This synchronization can be implemented, for example, by means of an electronic synchronization device S1. However, other synchronization devices, for example mechanical ones, are also conceivable in principle. A second synchronization device S5 is also provided, by means of which the rotational movement R5 of the tool holder 5 and the revolving movement R8 of the tool holder 5 are synchronized with one another. This can be implemented, for example, by means of an electronic synchronization device, which can then also be identical to the first synchronization device S1. In the example shown, this synchronization is implemented mechanically, namely by means of the already mentioned planetary gear.
Insofern kann die Antriebsvorrichtung A5 zumindest teilweise identisch sein mit der zweiten Synchronisations Vorrichtung S5, nämlich indem das Planetengetriebe einerseits die Drehbewegung R5 erzeugt und andererseits die Synchronisation zwischen der Drehbewegung R5 und der umlaufenden Bewegung R8 bewirkt. In this respect, the drive device A5 can be at least partially identical to the second synchronization device S5, namely in that the planetary gear generates the rotary movement R5 on the one hand and causes the synchronization between the rotary movement R5 and the revolving movement R8 on the other.
Durch die mittels der zweiten Synchronisationsvorrichtung S5 bewerkstelligten Synchronisation kann bewirkt werden, dass die Werkzeugachse Q während jedes Eingriffs in das Werkstück 1 dieselbe azimuthale Ausrichtung (bezogen auf die Drehachse W des Werkzeughalters 5) einnimmt. Dies kann beispielsweise dann von Vorteil sein, wenn das Werkstück 1, wie in Fig. 1 dargestellt eine nach aussen abstehende Werkstückschulter 13 aufweist und die Profilierung bis nahe an diese heran erstellt werden soll. Dies wird in Figs. 2A bis 2D erklärt. The synchronization effected by means of the second synchronization device S5 can cause the tool axis Q to assume the same azimuthal alignment (relative to the axis of rotation W of the tool holder 5) during each intervention in the workpiece 1. This can be advantageous, for example, when the workpiece 1, as shown in FIG. 1, has an outwardly projecting workpiece shoulder 13 and the profiling is to be created close to this. This is shown in Figs. 2A to 2D explained.
Figs. 2A-2D illustrieren aufeinanderfolgende Phasen des Verfahrens. Die meisten Bezugszeichen sind bereits oben erklärt; f bezeichnet eine azimuthale Position der Werkzeugachse, bezogen auf die Drehachse W, oder, genauer, den entsprechenden Azimuthaiwinkel (gegen den Uhrzeigersinn gemessen). Als Bezugsachsen für die azimuthale Orientierung können beispielsweise, wie in Figs. 2A-2D (und auch in Fig. 4, siehe unten) dargestellt, gewählt werden: eine senkrecht zur Drehachse W ausgerichtete Achse (in Figs. 2A-2D gestrichelt dargestellt), die durch die Mitte des Wirkbereichs 21 und durch die Drehachse W verläuft; und
eine senkrecht zur Drehachse W ausgerichtete Achse (in Figs. 2A-2D gepunktet dargestellt), die durch die Mitte des Wirkbereichs 21 und durch die Umlaufkörperachse verläuft. figs 2A-2D illustrate successive phases of the process. Most of the reference numbers have already been explained above; f denotes an azimuthal position of the tool axis with respect to the axis of rotation W, or more precisely, the corresponding azimuthal angle (measured counter-clockwise). As reference axes for the azimuthal orientation, for example, as shown in Figs. 2A-2D (and also in Fig. 4, see below) can be selected: an axis perpendicular to the axis of rotation W (shown in phantom in Figs. 2A-2D) passing through the center of the effective range 21 and through the axis of rotation W ; and an axis perpendicular to the axis of rotation W (shown in dotted lines in Figs. 2A-2D) which passes through the center of the effective range 21 and through the rotating body axis.
Fig. 2A illustriert die Situation kurz vor Beginn eines Eingriffs, wo das Werkzeug 2 kurz darauf mit dem Werkstück 1 in Kontakt kommt. Der Azimuthaiwinkei f beträgt in dem illustrierten Beispiel ungefähr 317°, entsprechend -43°. 2A illustrates the situation just before the start of an intervention, where the tool 2 comes into contact with the workpiece 1 shortly thereafter. The azimuthal angle f is approximately 317° in the illustrated example, corresponding to -43°.
Fig. 2B illustriert die Situation etwa in der Mitte des Eingriffs. Der Azimuthaiwinkel f beträgt in dem illustrierten Beispiel wenige Grad. 2B illustrates the situation about halfway through the procedure. The azimuth shark angle f is a few degrees in the illustrated example.
Fig. 2C illustriert die Situation kurz nach Ende eines Eingriffs. Das Werkzeug 2 ist nicht mehr mit dem Werkstück 1 in Kontakt. Der Azimuthaiwinkei f beträgt in dem illustrierten Beispiel ungefähr 40°. 2C illustrates the situation shortly after the end of an intervention. The tool 2 is no longer in contact with the workpiece 1. The azimuthal angle f is approximately 40° in the illustrated example.
Fig. 2D illustriert die Situation noch später nach Ende eines Eingriffs. Das Werkzeug 2 bewegt sich dann bald danach über die Werkstückschulter 13 hinweg. Der Azimuthaiwinkel f beträgt in dem illustrierten Beispiel gut 70°. 2D illustrates the situation even later after the end of an intervention. The tool 2 then moves over the workpiece shoulder 13 soon thereafter. The azimuth angle f is a good 70° in the illustrated example.
Mittels der zweiten Synchronisationsvorrichtung S5 kann beispielsweise bewirkt werden, dass bei jedem Umlauf das Werkzeug 2 nur in einem kleinen azimuthalen Winkelbereich, der hier zum Beispiel nahe 0° liegt, mit dem Werkstück 1 in Kontakt kommt und dieses somit hämmernd umformt. The second synchronization device S5 can be used, for example, for the tool 2 to come into contact with the workpiece 1 only in a small azimuthal angular range, which is close to 0° here, for example, and thus deform it by hammering.
Durch die Überlagerung der Umlaufbewegung des Werkzeughalters mit der Drehbewegung des Werkzeughalters um die Drehachse kann bewirkt werden, dass das Werkzeug 2 - wegen der Nicht-Identität von Werkzeugachse und Drehachse - für nur sehr kurze Zeit und entlang eines nur sehr kurzen Abschnitts (gemessen beispielsweise parallel zur Längsachse Z) mit dem Werkstück 1 in Kontakt ist. By superimposing the rotational movement of the tool holder with the rotary movement of the tool holder around the axis of rotation, it can be achieved that tool 2 - because the tool axis and axis of rotation are not identical - only for a very short time and along a very short section (measured, for example, parallel to the longitudinal axis Z) with the workpiece 1 is in contact.
So kann verhindert werden, das das Werkzeug 2 mit der Werkstückschulter 13 in (umformenden) Kontakt kommt - und dennoch kann die Ausbildung des Profils bis nahe an die Werkstückschulter 13 heran stattfmden.
Wie sich anhand von Fig. 2A einfach erkennen lässt, könnte das Werkstück 1 am rechts dargestellten Ende, statt dort aufzuhören, einen weiteren Werkstückvorsprung aufweisen (in Fig. 2A gepunktet angedeutet). In einem solchen Falle ist es mittels des beschriebenen Verfahrens möglich, die Profilierung zwischen den zwei Werkstückvorsprüngen so zu erzeugen, dass sie sich bei nahe an den jeweiligen Werkstückvorsprung heran erstreckt. It is thus possible to prevent the tool 2 from coming into (forming) contact with the workpiece shoulder 13 - and the profile can nevertheless be formed close to the workpiece shoulder 13. As can easily be seen from FIG. 2A, the workpiece 1 could have a further workpiece projection (indicated by dots in FIG. 2A) at the end shown on the right, instead of stopping there. In such a case, it is possible by means of the method described to produce the profiling between the two workpiece projections in such a way that it extends very close to the respective workpiece projection.
Fig. 3 zeigt einen Werkzeughalter 5 mit Werkzeug 2, in einem Schnitt durch seine Drehachse W und durch die Werkzeugachse Q. Er weist (optional) zwei Planetenräder 45 auf, deren Achsen koaxial mit der Drehachse W sind, und zwei Lagerbereiche 2L für die drehbare Lagerung im Umlaufkörper 8 (siehe Fig. 1). Der Werkzeughalter 5 kann einstückig ausgebildet sein oder auch, wie dargestellt, mehrteilig. Fig. 3 shows a tool holder 5 with tool 2, in a section through its axis of rotation W and through the tool axis Q. It has (optionally) two planet gears 45 whose axes are coaxial with the axis of rotation W, and two bearing areas 2L for the rotatable Storage in recirculating body 8 (see Fig. 1). The tool holder 5 can be designed in one piece or, as shown, in several parts.
Der Werkzeughalter 5 kann beispielsweise einen Werkzeug-Einsatz 2e aufweisen (in Fig. 3 der besseren Erkennbarkeit halber schraffiert dargestellt), in welchem das Werkzeug 2 um die Werkzeugachse Q drehbar gelagert ist. Zum Beispiel kann, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Walzrolle als Werkzeug 2 dort um die Werkzeugachse Q frei rotierbar gelagert sein. Der Werkzeug-Einsatz 2e kann zu diesem Zweck ein Drehlager aufweisen (in der Figur nicht gesonders dargestellt). Der Werkzeug-Einsatz 2e kann mit mindestens einem weiteren Teil des Werkzeughalters 5 fix verbunden sein, beispielsweise mit diesem verschraubt sein. The tool holder 5 can, for example, have a tool insert 2e (shown hatched in FIG. 3 for better visibility), in which the tool 2 is rotatably mounted about the tool axis Q. For example, as shown in FIG. 3, a roller can be mounted there as a tool 2 so that it can rotate freely about the tool axis Q. For this purpose, the tool insert 2e can have a rotary bearing (not shown separately in the figure). The tool insert 2e can be permanently connected to at least one other part of the tool holder 5, for example screwed to it.
Die Werkzeugachse Q kann relativ zu den Planetenrädem 45 im Werkzeughalter 5 fix positioniert sein. The tool axis Q can be positioned in a fixed manner relative to the planet gears 45 in the tool holder 5 .
Fig. 4 illustriert in einer Sicht auf einen Schnitt senkrecht zu der Drehachse W ein Detail eines Planetengetriebes 40 der Vorrichtung, beispielsweise aufweisend Planetenräder 45, wie sie in dem Werkzeughalter 5 gemäss Fig. 3 integriert sind, von denen in Fig. 4 aber nur eines sichtbar ist.
Das Planetengetriebe 40 weist ein Hohlrad 41 mit einer Achse 42 auf und kann ausser diesem noch ein zweites, in Fig. 4 nicht dargestelltes Hohlrad aufweisen, in welchem das zweite Planetenrad des Werkzeughalters 5 läuft. Fig. 4 illustrates in a view of a section perpendicular to the axis of rotation W a detail of a planetary gear 40 of the device, for example having planetary gears 45 as they are integrated in the tool holder 5 according to Fig. 3, but only one of them in Fig. 4 is visible. The planetary gear 40 has a ring gear 41 with an axis 42 and can also have a second ring gear, not shown in FIG. 4, in which the second planet wheel of the tool holder 5 runs.
Die Achse 46 des Planetenrades 45 ist koaxial mit der Drehachse W. Und die Umlaufkörperachse V (entsprechend der Achse der umlaufenden Bewegung des Werkzeughalters) ist koaxial mit der Achse 42 des Hohlrades 41. The axis 46 of the planet gear 45 is coaxial with the axis of rotation W. And the recirculating body axis V (corresponding to the axis of the revolving movement of the tool holder) is coaxial with the axis 42 of the ring gear 41.
Durch eine geeignete Dimensionierung des Planetengetriebes 40 kann zum Beispiel sichergestellt werden, dass die Werkzeugachsen Q an einer bestimmten Position entlang der Umlaufbahn U (siehe Fig. 1) des Werkzeughalters 5, beispielsweise dort, wo der Eingriff ins Werkstück 1 beendet sein soll, oder dort, wo der Eingriff ins Werkstück 1 beginnen soll, bei jedem Umlauf dieselbe azimuthale Position (bezogen auf die Drehachse) hat. Suitable dimensioning of the planetary gear 40 can ensure, for example, that the tool axes Q are at a specific position along the orbit U (see Fig. 1) of the tool holder 5, for example there where the engagement with the workpiece 1 is to be ended, or there , where the engagement in the workpiece 1 is to begin, has the same azimuthal position (relative to the axis of rotation) for each revolution.
Statt eines Planetengetriebes mit zwei Hohlrädem und zwei Planetenrädem kann das Planetengetriebe zum Beispiel auch mit nicht mehr als einem Hohlrad und nicht mehr als einem Planetenrad realisiert werden. Instead of a planetary gear with two ring gears and two planetary gears, the planetary gear can also be implemented, for example, with no more than one ring gear and no more than one planetary gear.
Die mechanischen Anforderungen an den Werkstückhalter 10 können stark reduziert werden, wenn bei jedem Werkzeugeingriff zwei Werkzeugeingriffe stattfmden, und zwar an bezüglich der Längsachse einander gegenüberliegenden Stellen des Werkstücks 1 , und insbesondere auch axial (bezogen auf die Längsachse Z) an derselben Position.The mechanical demands on the workpiece holder 10 can be greatly reduced if two tool interventions take place with each tool intervention, namely at opposite points of the workpiece 1 with respect to the longitudinal axis, and in particular also axially (relative to the longitudinal axis Z) at the same position.
Fig. 5 illustriert ein Detail einer Vorrichtung 100 mit zwei Profilierungsköpfen 3a, 3b, wobei ausserdem noch eine radiale Zustellung und einen Axialvorschub symbolisiert ist. In den Profilierungsköpfen 3a, 3b können die Umlaufkörper (inklusive je mindestens ein Werkzeughalter) und, sofern vorgesehen, die Planetengetriebe gelagert sein. FIG. 5 illustrates a detail of a device 100 with two profiling heads 3a, 3b, a radial infeed and an axial feed also being symbolized. The circulating bodies (including at least one tool holder each) and, if provided, the planetary gears can be mounted in the profiling heads 3a, 3b.
Die Profilierungsköpfe 3a, 3b bzw. die in ihnen gelagerten Teile können im wesentlichen gleichartig, aber bezüglich der Bewegungen spiegelbildlich ausgebildet sein.
Das in Fig. 5 symbolisiert dargestellte Werkstück 1 (gestrichelt) kann dadurch spiegelbildlich durch jeweils zwei bezüglich der Längsachse Z einander gegenüberliegende Werkzeuge bearbeitet werden. The profiling heads 3a, 3b, or the parts mounted in them, can be essentially the same, but they can be designed in a mirror-inverted manner with regard to the movements. The workpiece 1 (dashed line) shown symbolically in FIG. 5 can thus be machined in a mirror-inverted manner by two tools lying opposite one another with respect to the longitudinal axis Z.
Die Bewegungen der beiden Umlaufkörper können entsprechend miteinander synchronisiert sein bzw. sich aus ein und derselben Bewegung, zum Beispiel aus ein und demselben Rotationsantrieb ergeben. Und es können in jedem der Profilierungsköpfe ein oder mehrere Hohlräder fixiert sein. The movements of the two circulating bodies can be synchronized with one another or result from one and the same movement, for example from one and the same rotary drive. And one or more ring gears can be fixed in each of the profiling heads.
Im Laufe der Bearbeitung kann es von Vorteil sein, wenn das Werkstück axial, also in einer Richtung parallel zu der Längsachse Z, bewegt werden kann, um eine fortschreitende Ausbildung der Profilierung entlang der Längsachse Z zu ermöglichen, durch eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Werkzeugeingriffen in das Werkstück. Dies gilt natürlich auch, wenn nur ein einziger Profilierungskopf vorgesehen ist bzw. die Werkzeugeingriffe nur von einer Seite stattfmden bzw. jeweils durch nicht mehr als ein einziges Werkzeug gleichzeitig stattfmden. In the course of processing, it can be advantageous if the workpiece can be moved axially, i.e. in a direction parallel to the longitudinal axis Z, in order to enable progressive formation of the profiling along the longitudinal axis Z, through a large number of successive tool interventions in the Workpiece. Of course, this also applies if only a single profiling head is provided or the tool interventions take place only from one side or respectively by no more than a single tool at the same time.
Eine solche axiale Bewegung ist in Fig. 5 durch den grossen schwarz gefüllten Pfeil symbolisiert. Such an axial movement is symbolized in FIG. 5 by the large black arrow.
Es kann dafür ein Antrieb AZ für den Axialvorschub vorgesehen sein. A drive AZ for the axial feed can be provided for this purpose.
Im Laufe der Bearbeitung kann es von Vorteil sein, wenn die Werkzeuge radial, also in einer Richtung senkrecht auf die Längsachse Z zu, zugestellt werden können, da mit zunehmender Anzahl von Eingriffen die in ihrer Entstehung begriffenen Profillücken immer tiefer werden. Dies gilt auch, wenn nur ein einziger Profilierungskopf vorgesehen ist bzw. ein Werkzeugeingriff nur von einer Seite stattfmdet bzw. jeweils durch nicht mehr als ein einziges Werkzeug gleichzeitig stattfmdet. In the course of processing, it can be advantageous if the tools can be advanced radially, ie in a direction perpendicular to the longitudinal axis Z, since the profile gaps that are developing become deeper and deeper as the number of interventions increases. This also applies if only a single profiling head is provided or a tool intervention takes place only from one side or respectively not more than a single tool takes place at the same time.
Eine solche radiale Zustellbewegung ist in Fig. 5 durch die mit L2 bezeichneten offenen Pfeile symbolisiert. Sie kann entlang einer Achse stattfmden, die senkrecht zur Längsachse verläuft und parallel ist zu einer Ebene, die durch die umlaufende Bewegung des Werkzeughalters beschrieben wird.
Es kann dafür ein Antrieb A2 für die radiale Zustellung vorgesehen sein. Such a radial infeed movement is symbolized in FIG. 5 by the open arrows labeled L2. It may take place along an axis perpendicular to the longitudinal axis and parallel to a plane described by the orbital movement of the tool holder. A drive A2 for the radial infeed can be provided for this purpose.
Durch die radiale Zustellung ergibt sich die Trajektorie bzw. der Bewegungspfad des Werkzeughalters aus einer Überlagerung der umlaufenden Bewegung U mit der (linearen) radialen Zustellbewegung, wie es in Figs. 6A-6C schematisch illustriert ist. Fig. 6A symbolisiert dabei eine Umlaufbahn U eines Werkzeughalters. Due to the radial infeed, the trajectory or the movement path of the tool holder results from a superimposition of the circumferential movement U with the (linear) radial infeed movement, as is shown in Figs. 6A-6C is illustrated schematically. 6A symbolizes an orbit U of a tool holder.
Fig. 6B symbolisiert eine radiale Zustellungsbewegung L2. 6B symbolizes a radial infeed movement L2.
Fig. 6C symbolisiert eine Trajektorie T eines Werkzeughalters, die sich als Überlagerung von umlaufender Bewegung U und radialer Zustellung L2 ergibt. Dabei sind in der Realität die Abstände zwischen den ungefähr kreisförmigen Trajektorienbestandteilen sehr viel geringer als in Fig. 6C der Klarheit halber dargestellt. 6C symbolizes a trajectory T of a tool holder, which results from the superimposition of a rotating movement U and a radial infeed L2. In reality, the distances between the approximately circular trajectory components are very much smaller than shown in FIG. 6C for the sake of clarity.
Fig. 7 illustriert ein Detail einer Vorrichtung 100 mit zwei Profilierungsköpfen, die jeweils drei Werkzeughalter 5al, 5a2, 5a3 bzw. 5b 1, 5b2, 5b3 mit je zwei Werkzeugen 2al, 2al ‘ bzw. 2a2, 2a2‘ usw. aufweisen. Indem (gegebenfalls pro Profilierungskopf) mehrere Werkzeughalter 5al, 5a2,... vorgesehen werden, können pro einem Umlauf eines Umlaufkörpers mehrere Eingriffe stattfmden, was eine schnellere Bearbeitung und somit eine Erstellung der Profilierung innerhalb einer kürzeren Zeit ermöglichen kann. Fig. 7 illustrates a detail of a device 100 with two profiling heads, each having three tool holders 5a1, 5a2, 5a3 or 5b1, 5b2, 5b3, each with two tools 2a1, 2a1' or 2a2, 2a2', etc. By providing several tool holders 5a1, 5a2, .
Indem pro Werkzeughalter mehrere Werkzeuge vorgesehen werden, kann deren Standzeit erhöht werden und somit ein längeres unterbrechungsfreies Profilieren ermöglicht werden. Zum Beispiel kann die zweite Synchronisations Vorrichtung S5 (siehe Fig. 1) so eingerichtet sein, dass bei n Werkzeugen pro Werkzeughalter jeweils die Werkzeugachse des jeweiligen Werkzeugs nach einem Umlauf des Umlaufkörpers 8 an einer bestimmten Position entlang der Umlaufbahn U (siehe Fig. 1) des Werkzeughalters 5 (beispielsweise dort, wo der Eingriff ins Werkstück 1 beendet sein soll) eine azimuthale Orientierung hat, die um 360°/n abweicht von der azimuthalen Position zu Beginn es Umlaufs. Die Abweichung kann auch ein Vielfaches von 360°/n
betragen, sofern dieses Vielfache verschieden ist von 360° und von einem Vielfachen von 360°. By providing several tools per tool holder, their service life can be increased and thus longer, uninterrupted profiling is made possible. For example, the second synchronization device S5 (see Fig. 1) can be set up in such a way that, with n tools per tool holder, the tool axis of the respective tool is in each case at a specific position along the orbital path U (see Fig. 1) after the recirculating body 8 has rotated. of the tool holder 5 (for example where the engagement with the workpiece 1 is to be ended) has an azimuthal orientation which deviates by 360°/n from the azimuthal position at the start of its revolution. The deviation can also be a multiple of 360°/n be provided that this multiple is different from 360° and from a multiple of 360°.
Weiter ist in Fig. 7 illustriert, dass mittels des in diesem Text beschriebenen Verfahrens auch Profilierungen zwischen zwei Profilierungsbegrenzungsstrukturen, zum Beispiel zwischen den zwei Werkstückschultem 13, 13‘, erstellt werden können, wobei die Profilierungen jeweils bis nahe an die Profilierungsbegrenzungsstrukturen heranreichen können. It is further illustrated in FIG. 7 that the method described in this text can also be used to create profiles between two profile limiting structures, for example between the two workpiece shoulders 13, 13', with the profiles being able to reach close to the profile limiting structures.
Fig. 8 zeigt in einem Schnitt senkrecht zur Längsachse Z einen Profilkörper lp, der eine Profilierung P aufweist, die mittels des beschriebenen Verfahrens bzw. mittels der beschriebenen Vorrichtung erzeugt werden kann. Die Profilierung weist eine Vielzahl von Profillücken pl auf. Jede dieser Profillücken pl ist durch ein Hintereinanderausführen einer Vielzahl von Eingriffen eines oder mehrerer Werkzeuge 2 entstanden, die jeweils einen Wirkbereich 21 aufweisen, der in dem Schnitt gemäss Fig. 8 eine Form aufweist, die im wesentlichen der Form einer zu erzeugenden Profillücke pl entspricht. In a section perpendicular to the longitudinal axis Z, FIG. 8 shows a profile body 1p which has a profiling P which can be produced by means of the method described or by means of the device described. The profiling has a large number of profile gaps pl. Each of these profile gaps pl is created by successively carrying out a large number of interventions by one or more tools 2, each of which has an active area 21 which, in the section according to FIG. 8, has a shape which essentially corresponds to the shape of a profile gap pl to be produced.
Der Profilkörper lp ist ein Hohlteil, das auf einem aussen profilierten Dorn 6 sitzt und eine nach aussen abstehender Schulter 13 aufweist. Durch Verwendung eines profilierten Doms 6 kann durch das Verfahren nicht nur eine Aussenprofilierung, sondern auch noch gleichzeitig eine Innenprofilierung erzeugt werden. The profile body 1p is a hollow part which sits on an externally profiled mandrel 6 and has a shoulder 13 protruding outwards. By using a profiled mandrel 6, not only an outer profile but also an inner profile can be produced at the same time by the method.
Bei Vollteilen oder auf unprofilierten Domen sitzenden Hohlteilen kann eine Aussenprofilierung erzeugt werden, ohne dass gleichzeitig eine Innenprofilierung miterzeugt wird. In the case of solid parts or hollow parts sitting on unprofiled mandrels, an external profiling can be generated without an internal profiling being generated at the same time.
Weiter ist es möglich, in einem Hohlteil eine Innenverzahnung zu erzeugen, ohne dass in dem Hohlteil eine Aussenprofilierung erzeugt wird. Fig. 9 illustriert dies. Furthermore, it is possible to produce internal teeth in a hollow part without producing an external profile in the hollow part. 9 illustrates this.
Fig. 9 zeigt in einem Schnitt senkrecht zur Längsachse ein Detail eines Werkstücks 1, das auf einem aussenprofilierten Dom 6 sitzt und im Begriff ist, mittels eines Werkzeugs 2 in der beschriebenen Weise bearbeitet zu werden. Durch die Bearbeitung
wird dann Material des Werkstücks 1 in Profillücken 6p eingeformt. Das Werkzeug 2 hat einen flächigen Wirkbereich. In a section perpendicular to the longitudinal axis, FIG. 9 shows a detail of a workpiece 1 which is seated on an externally profiled mandrel 6 and is about to be machined by means of a tool 2 in the manner described. Through editing material of the workpiece 1 is then formed into profile gaps 6p. The tool 2 has a planar effective area.
Fig. 10 zeigt in einem die Längsachse Z enthaltenden Schnitt anhand eines Beispiels, dass eine Aussenfläche eines Bearbeitungsbereichs 11 eines Werkstücks 1 nicht zylindrisch ausgebildet sein muss, sondern zum Beispiel, wie dargestellt, konisch ausgebildet sein kann. In a section containing the longitudinal axis Z, FIG. 10 shows, using an example, that an outer surface of a machining region 11 of a workpiece 1 does not have to be cylindrical, but can be conical, for example, as shown.
Fig. 11 zeigt in einem Schnitt senkrecht zur Längsachse Z anhand eines Beispiels, dass eine Aussenfläche 11a eines Bearbeitungsbereichs 11 eines Werkstücks 1 nicht notwendigerweise rotationssymmetrisch sein muss, sondern zum Beispiel, wie dargestellt, polygonal sein kann. Dargestellt in Fig. 11 ist der Fall, dass dieIn a section perpendicular to the longitudinal axis Z, FIG. 11 shows, using an example, that an outer surface 11a of a machining region 11 of a workpiece 1 does not necessarily have to be rotationally symmetrical, but can be polygonal, for example, as shown. Shown in Fig. 11 is the case that the
Aussenfläche 11a sechs Teilflächen aufweist; es kann aber vorgesehen sein, dass die Aussenfläche 1 la sehr viel mehr Teilflächen aufweist. In dem zugehörigen Bearbeitungsbereich kann das Werkstück 1 zum Beispiel prismatisch ausgebildet sein.Outer surface 11a has six sub-surfaces; however, it can be provided that the outer surface 11a has many more sub-surfaces. In the associated machining area, the workpiece 1 can be prismatic, for example.
Fig. 12 zeigt ein Beispiel für ein Werkstück 1 bzw. einen Profilkörper lp mit zwei axial beabstandeten Profilierungsbegrenzungsstrukturen 13, 13‘, die radial nach aussen stehen. Die Profilierung P mit ihren Profillücken pl, die mittels des beschriebenen Verfahrens erzeugt ist, reicht bis nahe an diese heran. 12 shows an example of a workpiece 1 or a profile body 1p with two axially spaced profiling limiting structures 13, 13', which project radially outwards. The profiling P with its profile gaps pl, which is produced by means of the method described, comes close to this.
Profilierungsbegrenzungsstrukturen können auch radial nach innen gerichtet sein, relativ zu dem angrenzenden Abschnitt des Bearbeitungsbereichs. Fig. 13 zeigt ein Beispiel dafür, in welchem die Profilierungsbegrenzungsstrukturen 13 an einem Ende des Bearbeitungsbereichs 11 radial nach innen gerichtet sind und die Profilierungsbegrenzungsstrukturen 13‘ an dem anderen Ende des Bearbeitungsbereichs 11 radial nach aussen gerichtet sind. Contour control structures may also face radially inward relative to the adjacent portion of the machining area. 13 shows an example of this, in which the profile limiting structures 13 at one end of the machining area 11 are directed radially inwards and the profile limiting structures 13' at the other end of the machining area 11 are directed radially outwards.
Fig. 14 illustriert anhand eines Beispiels, dass ein Bearbeitungsbereich 11 nicht notwendigerweise durch Profilierungsbegrenzungsstrukturen ein- oder zweiseitig begrenzt sein muss. Dargestellt ist ein Profilkörper, bei dem beide Enden des Bearbeitungsbereichs 11 nicht an Profilierungsbegrenzungsstrukturen angrenzend sind.
Fig. 15 illustriert anhand eines Beispiels, dass eine Profilierungsbegrenzungsstruktur 13 eines Werkstücks 1 nicht notwendigerweise rotationssymmetrisch ist. In dem illustrierten Beispiel sind mehrere radial nach aussen vorstehende Werkstückvorsprünge vorgesehen, die an verschiedenen azimuthalen Positionen lokalisiert sind. FIG. 14 uses an example to illustrate that a processing area 11 does not necessarily have to be delimited on one or two sides by profiling limiting structures. A profile body is shown in which both ends of the processing area 11 are not adjacent to profiling limiting structures. FIG. 15 uses an example to illustrate that a profile limiting structure 13 of a workpiece 1 is not necessarily rotationally symmetrical. In the illustrated example, a plurality of radially outwardly projecting workpiece protrusions are provided, located at different azimuthal positions.
Fig. 16 illustriert in einem Schnitt senkrecht zur Längsachse L ein Werkstück 1 bzw. einen Profilkörper lp, der eine Profilierung aufweist, deren Profillücken lp azimuthal ungleichmässig verteilt sind. Obschon für viele Anwendungen gleichmässig über den Umfang verteilte Profillücken bevorzugt sind, gibt es Anwendungen, für die eine azimuthal unregelmässige Anordnung der Profillücken pl von Vorteil ist. In a section perpendicular to the longitudinal axis L, FIG. 16 illustrates a workpiece 1 or a profile body 1p which has a profile whose profile gaps 1p are unevenly distributed azimuthally. Although profile gaps distributed uniformly over the circumference are preferred for many applications, there are applications for which an azimuthally irregular arrangement of the profile gaps pl is advantageous.
Selbstverständlich kann ein einziges Werkstück zwei oder mehr verschiedene Bearbeitungsbereiche aufweisen, die beispielsweise axial voneinander beabstandet sein können, und die jeweils in der in diesem Text beschriebenen Weise mit einer Profilierung versehen werden. Of course, a single workpiece can have two or more different machining areas, which can be spaced apart axially, for example, and which are each provided with a profile in the manner described in this text.
Bei den in den Figuren 1, 5, 7 dargestellten Beispielen enthält eine zur Werkzeugachse Q senkrechte Ebene die Längsachse Z. Dies ist aber nur eine Option. Diese Option kann, wie bereits weiter oben erwähnt, beispielsweise dann besonders nützlich sein, wenn eine Geradverzahnung zu erzeugen ist und das Werkstück während des Eingriffs stillsteht oder nur langsam rotiert. In the examples shown in FIGS. 1, 5, 7, a plane perpendicular to the tool axis Q contains the longitudinal axis Z. However, this is only one option. As mentioned above, this option can be particularly useful, for example, when a spur gear is to be created and the workpiece is stationary or only rotating slowly during the meshing.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass eine zur Werkzeugachse senkrechte Ebene mit der Längsachse einen Schwenkwinkel d (ungleich null Grad) einschliesst, wie in Fig. 17 schematisch illustriert. Das kann nützlich sein zur Erzeugung von schräg verlaufenden Profilierungen, wie zum Beispiel Schrägverzahnungen, oder auch wenn das Werkstück 1 während des Werkzeugeingriffs rotiert, wie beispielsweise im Falle einer Rotationsbewegung des Werkstücks 1 bzw. Werkstückhalters mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit. Insbesondere kann, wie in Fig. 17 dargestellt, die (verschwenkte) Werkzeugachse Q’gegenüber einer senkrecht ausgerichteten Werkzeugachse Q in eine solche Richtung verschwenkt sein, die parallel zur Längsachse Z ist; mit anderen Worten: Sie ist so verschwenkt. dass die nicht-
verschwenkte Werkzeugachse Q mit der verschwenkten Werkzeugachse Q’ zusammen in einer solchen Ebene liegt, die zur Längsachse Z parallel ist. Die genannte Ebene ist in Fig. 17 die Zeichenebene. Eine zur verschwenkten Werkzeugachse Q’ senkrechte Ebene ist in Fig. 17 gestrichpunktet dargestellt und schliesst mit der Längsachse den Schwenkwinkel d ein, wie auch die verschwenkte Werkzeugachse Q mit der nicht- verschwenkten Werkzeugachse Q den Schwenkwinkel d einschliesst. Die Grösse des Schwenkwinkels d kann beispielsweise abhängig von dem Schrägungswinkel der Profilierung bzw. von der Rotationsgeschwindigkeit des Werkstücks bzw. Werkstückhalters während des Eingriffs gewählt werden. Beispielsweise kann der Profilierungskopf geschwenkt werden, so dass gleichzeitig die Werkzeugachse Q, die Drehachse W (des Werkzeughalters) und die Umlaufkörperachse V geschwenkt werden. However, it can also be provided that a plane perpendicular to the tool axis encloses a pivoting angle d (not equal to zero degrees) with the longitudinal axis, as illustrated schematically in FIG. 17 . This can be useful for generating oblique profiles, such as helical gears, or when the workpiece 1 rotates during tool engagement, such as in the case of a rotational movement of the workpiece 1 or workpiece holder at a constant rotational speed. In particular, as shown in FIG. 17, the (pivoted) tool axis Q′ can be pivoted relative to a vertically oriented tool axis Q in a direction that is parallel to the longitudinal axis Z; in other words, she's so twisted. that the non- pivoted tool axis Q lies together with the pivoted tool axis Q' in a plane which is parallel to the longitudinal axis Z. Said plane is the drawing plane in FIG. A plane perpendicular to the pivoted tool axis Q' is shown in broken lines in FIG. The size of the pivoting angle d can be selected, for example, as a function of the helix angle of the profiling or of the rotational speed of the workpiece or workpiece holder during the intervention. For example, the profiling head can be swiveled so that the tool axis Q, the axis of rotation W (of the tool holder) and the recirculating body axis V are swiveled at the same time.
Wenn die Werkzeugachse Q, die Drehachse W und die Umlaufkörperachse V zueinander parallel sind, können diese beispielsweise alle um denselben Schwenkwinkel d geschwenkt werden. Dann ist die zur Werkzeugachse Q senkrechte Ebene aufgrund der gegenseitigen Parallelitäten auch senkrecht zu der Drehachse W und zu der Umlaufkörperachse V. If the tool axis Q, the axis of rotation W and the recirculating body axis V are parallel to one another, they can all be pivoted by the same pivot angle d, for example. Then the plane perpendicular to the tool axis Q is also perpendicular to the axis of rotation W and to the recirculating body axis V due to the mutual parallelism.
Wie weiter oben bereits erklärt, kann das hier beschrieben Verfahren ermöglichen, Profilierungen zu erzeugen, die dafür grosse Kräfte erfordern, wobei trotzdem eine Profilierungsausbildung bis nahe an Profilierungsbegrenzungsstrukturen (wie zum Beispiel Werkstückschultern) heran möglich ist.
As already explained above, the method described here can make it possible to produce profiling that requires great forces to do so, while profiling can still be formed close to profiling limiting structures (such as workpiece shoulders, for example).
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines mit einer Profilierung (P) versehenen Profilkörpers (lp) durch Kaltumformen eines Werkstücks (1), das eine Längsachse (Z) und in einem Bearbeitungsbereich (11) eine Aussenfläche (11a) aufweist, in welche die Profilierung (P) einzubringen ist, wobei das Werkstück (1) eine Rotationsbewegung (RI) um die Längsachse (Z) durchführt und durch ein erstes Werkzeug (2) in einer Vielzahl nacheinander ausgeführter umformender Eingriffe bearbeitet wird, in denen jeweils das erste Werkzeug (2) mit dem Bearbeitungsbereich (11) in Kontakt kommt, wobei das erste Werkzeug (2) durch einen ersten Werkzeughalter (5; 5al) gehaltert ist, und wobei der erste Werkzeughalter (5; 5al,...) 1. A method for producing a profile body (1p) provided with a profile (P) by cold forming a workpiece (1) which has a longitudinal axis (Z) and in a machining area (11) an outer surface (11a) into which the profile ( P) is to be introduced, with the workpiece (1) performing a rotational movement (RI) around the longitudinal axis (Z) and being processed by a first tool (2) in a large number of successively executed forming operations, in each of which the first tool (2) comes into contact with the machining area (11), the first tool (2) being held by a first tool holder (5; 5al), and the first tool holder (5; 5al,...)
— in einem Umlaufkörper (8) um eine Drehachse (W) des ersten Werkzeughalters (5; 5al,...) drehbar gelagert ist und zu einer Drehbewegung (R5) um die Drehachse (W) angetrieben wird, wobei durch die Drehachse (W) der im folgenden gebrauchte Begriff azimuthal definiert ist; und - is rotatably mounted in a revolving body (8) about an axis of rotation (W) of the first tool holder (5; 5al,...) and is driven to rotate (R5) about the axis of rotation (W), the axis of rotation (W ) the term used below is defined azimuthal; and
— durch den Umlaufkörper (8) zu einer umlaufenden Bewegung (R8) angetrieben wird; und wobei - is driven by the revolving body (8) to a revolving movement (R8); and where
— die Rotationsbewegung (RI) des Werkstücks (1) mit der umlaufenden Bewegung (R8) des ersten Werkzeughalters (5; 5al,...) synchronisiert ist; und- the rotational movement (RI) of the workpiece (1) with the revolving movement (R8) of the first tool holder (5; 5al,...) is synchronized; and
— die Drehbewegung (R5) des ersten Werkzeughalters (5; 5al,...) mit der umlaufenden Bewegung (R8) des ersten Werkzeughalters (5; 5al,...) synchronisiert ist, und wobei das erste Werkzeug (2) in dem ersten Werkzeughalter (5; 5al,...) um eine erste Werkzeugachse (Q) rotierbar gelagert ist, insbesondere frei rotierbar gelagert ist, die von der Drehachse (W) verschieden ist, insbesondere wobei die erste Werkzeugachse (Q) von der Drehachse (W) beabstandet ist.
- The rotational movement (R5) of the first tool holder (5; 5al, ...) with the revolving movement (R8) of the first tool holder (5; 5al, ...) is synchronized, and wherein the first tool (2) in the first tool holder (5; 5al,...) is rotatably mounted about a first tool axis (Q), in particular freely rotatably, which is different from the axis of rotation (W), in particular wherein the first tool axis (Q) differs from the axis of rotation ( W) is spaced.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1, wobei 2. The method according to claim 1, wherein
— die Rotationsbewegung (RI) des Werkstücks (1) mit der umlaufenden Bewegung (R8) des ersten Werkzeughalters (5; 5al,...) so synchronisiert ist, dass an verschiedenen über einen Umfang des Werkstücks (1) verteilten Positionen jeweils mehrere der umformenden Eingriffe stattfmden; und - the rotational movement (RI) of the workpiece (1) is synchronized with the revolving movement (R8) of the first tool holder (5; 5al,...) in such a way that several of the transforming interventions take place; and
— die Drehbewegung (R5) des ersten Werkzeughalters (5; 5al,...) mit der umlaufenden Bewegung (R8) des ersten Werkzeughalters (5; 5al ,...) so synchronisiert ist, dass das erste Werkzeug (2) bei jedem der umformenden Eingriffe dieselben azimuthalen Orientierungen (f) durchläuft. - The rotational movement (R5) of the first tool holder (5; 5al,...) with the revolving movement (R8) of the first tool holder (5; 5al,...) is so synchronized that the first tool (2) at each of the forming interventions passes through the same azimuthal orientations (f).
3. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Umlaufkörper (8) eine Rotation (R8‘) um eine Umlaufkörperachse (V) durchführt, und wobei die Umlaufkörperachse (V) und die Drehachse (W) zueinander parallel ausgerichtet sind. 3. The method according to claim 1 or claim 2, wherein the revolving body (8) rotates (R8') about a revolving body axis (V), and wherein the revolving body axis (V) and the axis of rotation (W) are aligned parallel to one another.
4. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Werkzeug (2) einen Wirkbereich (21) aufweist, der bezüglich der Werkzeugachse (Q) rotationssymmetrisch ausgebildet ist, insbesondere wobei das erste Werkzeug (2) als eine Walzrolle ausgebildet ist. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the first tool (2) has an active area (21) which is rotationally symmetrical with respect to the tool axis (Q), in particular wherein the first tool (2) is designed as a roller.
5. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Drehbewegung (R5) des Werkzeughalters (5; 5al,...) mit der umlaufenden Bewegung (R8) des ersten Werkzeughalters (5; 5al,...) mittels eines Planetengetriebes (40) synchronisiert ist. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the rotational movement (R5) of the tool holder (5; 5al,...) with the revolving movement (R8) of the first tool holder (5; 5al,...) by means of a planetary gear (40) is synchronized.
6. Verfahren gemäss Anspruch 5, wobei das Planetengetriebe (40) ein Hohlrad (41) und ein in dem Hohlrad (41) laufendes Planetenrad (45) aufweist, wobei das
Planetenrad (45) Teil des ersten Werkzeughalters (5; 5al,...) ist und mit diesem zusammen die Drehbewegung (R5) ausführt. 6. The method according to claim 5, wherein the planetary gear (40) has a ring gear (41) and a planet wheel (45) running in the ring gear (41), the Planetary gear (45) is part of the first tool holder (5; 5al,...) and together with it carries out the rotational movement (R5).
7. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Werkstück gleichzeitig durch ein zweites Werkzeug (2b) in einer Vielzahl nacheinander ausgeführter umformender Eingriffe bearbeitet wird, in denen jeweils das zweite Werkzeug (2b) mit dem Werkstück (1) in Kontakt kommt, insbesondere wobei jeder der nacheinander ausgeführten umformenden Eingriffe des zweiten Werkzeugs (2b) an einer Position des Werkstücks (1) stattfmdet, die derjenigen Position des Werkstücks (1) bezüglich der Längsachse (Z) gegenüberliegt, an der gleichzeitig ein umformender Eingriff des ersten Werkzeugs (2a) stattfmdet; insbesondere wobei sowohl das erste Werkzeug (2a) als auch das zweite Werkzeug (2b) als eine Walzrolle ausgebildet ist. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the workpiece is machined simultaneously by a second tool (2b) in a plurality of successively executed forming operations, in each of which the second tool (2b) comes into contact with the workpiece (1). , in particular wherein each of the successively executed forming operations of the second tool (2b) takes place at a position on the workpiece (1) which is opposite to that position of the workpiece (1) with respect to the longitudinal axis (Z) at which a forming operation of the first tool takes place at the same time (2a) takes place; in particular, both the first tool (2a) and the second tool (2b) being designed as a roller.
8. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Werkstück zusätzlich durch ein weiteres Werkzeug (2a2, 2al‘) in einer Vielzahl nacheinander ausgeführter umformender Eingriffe bearbeitet wird, in denen jeweils das weitere Werkzeug (2a2,8. Method according to one of Claims 1 to 7, in which the workpiece is additionally machined by a further tool (2a2, 2a1') in a large number of successively executed forming operations, in each of which the further tool (2a2,
2al ‘) mit dem Werkstück (1) in Kontakt kommt, insbesondere wobei ein das weitere Werkzeug (2al‘) halternder Werkzeughalter (5; 5a2,...) dieselbe umlaufende Bewegung (R8) durchführt wie der bereits genannte Werkzeughalter (5; 5al ,...), und wobei dieser weitere Werkzeughalter (5; 5a2) mit dem bereits genannten Werkzeughalter (5; 5al ,...) identisch ist oder von diesem verschieden ist; insbesondere wobei sowohl das erste Werkzeug (2a) als auch das weitere Werkzeug (2a2, 2al ’) als eine Walzrolle ausgebildet ist. 2al') comes into contact with the workpiece (1), in particular with a tool holder (5; 5a2,...) holding the additional tool (2al') performing the same revolving movement (R8) as the already mentioned tool holder (5; 5al ,...), and wherein this further tool holder (5; 5a2) is identical to or different from the tool holder (5; 5al ,...) already mentioned; in particular wherein both the first tool (2a) and the further tool (2a2, 2al ') are designed as a roller.
9. Verfahren gemäss Anspruch 8, wobei das weitere Werkzeug (2al ‘) durch denselben Werkzeughalter (5al) gehaltert ist wie das erste Werkzeug (2; 2al), insbesondere wobei das weitere Werkzeug (2al; 2al‘) in dem Werkzeughalter (5al) um eine weitere Werkzeugachse rotierbar gelagert ist, die von der Drehachse (W) und von
der ersten Werkzeugachse (Q) verschieden ist, insbesondere wobei die weitere Werkzeugachse von der ersten Werkzeugachse (Q) azimuthal beabstandet ist, und insbesondere wobei die erste (Q) und die weitere Werkzeugachse und die Drehachse (W) senkrecht zu einer gemeinsamen Ebene ausgerichtet sind. 9. The method according to claim 8, wherein the further tool (2al ') is held by the same tool holder (5al) as the first tool (2; 2al), in particular wherein the further tool (2al; 2al') in the tool holder (5al) is mounted rotatably about another tool axis, from the axis of rotation (W) and from the first tool axis (Q) is different, in particular wherein the further tool axis is spaced azimuthally from the first tool axis (Q), and in particular wherein the first (Q) and the further tool axis and the axis of rotation (W) are aligned perpendicularly to a common plane .
10. Verfahren gemäss Anspruch 8, wobei ein zweiter Werkzeughalter (5a2) vorgesehen ist, der von dem ersten Werkzeughalter (5al) verschieden ist, und durch den das weitere Werkzeug (2a2) um eine weitere Werkzeugachse rotierbar gehaltert ist, wobei die umlaufenden Bewegungen des ersten und des zweiten Werkzeughalters dieselbe Umlaufbahn (U) beschreiben, insbesondere wobei das weitere Werkzeug (2a2) in dem zweiten Werkzeughalter (5a2) um eine weitere Werkzeugachse rotierbar gelagert ist, die von einer Drehachse des zweiten Werkzeughalters verschieden ist, und insbesondere wobei die erste (Q) und die weitere Werkzeugachse und die Drehachse (W) senkrecht zu einer gemeinsamen Ebene ausgerichtet sind.. 10. The method according to claim 8, wherein a second tool holder (5a2) is provided, which is different from the first tool holder (5al), and by which the further tool (2a2) is held rotatably about a further tool axis, the circumferential movements of the first and the second tool holder describe the same orbit (U), in particular with the further tool (2a2) being mounted in the second tool holder (5a2) such that it can rotate about a further tool axis which differs from a rotational axis of the second tool holder, and in particular with the first (Q) and the other tool axis and the axis of rotation (W) are aligned perpendicular to a common plane..
11. Vorrichtung (100) zur Herstellung eines mit einer Profilierung (P) versehenen Profilkörpers (lp) durch Kaltumformen eines Werkstücks (1), wobei die Vorrichtung (100) aufweist: 11. Device (100) for producing a profile body (1p) provided with a profile (P) by cold forming a workpiece (1), the device (100) having:
— einen um seine Längsachse (Z) rotierbaren Werkstückhalter (10) zur Halterung des Werkstücks (1); - A workpiece holder (10) rotatable about its longitudinal axis (Z) for holding the workpiece (1);
— eine Antriebsvorrichtung (Al) zum Erzeugen einer Rotationsbewegung (RI) des Werkstückhalters (10) um die Längsachse (Z); - A drive device (Al) for generating a rotational movement (RI) of the workpiece holder (10) about the longitudinal axis (Z);
— einen Umlaufkörper (8); - a recirculating body (8);
— einen ersten Werkzeughalter (5; 5al) zum Haltern eines ersten Werkzeuges (2; 2al), wobei der Werkzeughalter (5; 5al) in dem Umlaufkörper (8) um eine Drehachse (W) des Werkzeughalters (5; 5al) drehbar gelagert ist;
— eine Antriebsvorrichtung (A5) zum Erzeugen einer Drehbewegung (R5) des ersten Werkzeughalters (5; 5al) um seine Drehachse (W); - a first tool holder (5; 5al) for holding a first tool (2; 2al), wherein the tool holder (5; 5al) is rotatably mounted in the revolving body (8) about an axis of rotation (W) of the tool holder (5; 5al). ; - A drive device (A5) for generating a rotational movement (R5) of the first tool holder (5; 5al) about its axis of rotation (W);
— eine Antriebsvorrichtung (A8) zum Erzeugen einer Bewegung des Umlaufkörpers (8), durch die der erste Werkzeughalter (5; 5al) zu einer umlaufenden Bewegung (R8) antreibbar ist; - A drive device (A8) for generating a movement of the revolving body (8), by which the first tool holder (5; 5al) to a revolving movement (R8) can be driven;
— eine erste Synchronisations Vorrichtung (Sl) zur Synchronisation der Rotationsbewegung (RI) des Werkstückhalters (10) mit der umlaufenden Bewegung (R8) des ersten Werkzeughalters (5; 5al); - A first synchronization device (Sl) for synchronizing the rotational movement (RI) of the workpiece holder (10) with the revolving movement (R8) of the first tool holder (5; 5al);
— eine zweite Synchronisations Vorrichtung (S5), zur Synchronisation der Drehbewegung (R5) des ersten Werkzeughalters (5; 5al) mit der umlaufenden- A second synchronization device (S5) for synchronizing the rotational movement (R5) of the first tool holder (5; 5al) with the revolving
Bewegung (R8) des ersten Werkzeughalters (5; 5al); und wobei der erste Werkzeughalter (5; 5al) ein erstes Drehlager zur Aufnahme des ersten Werkzeugs (2; 2al) aufweist, das eine von der Drehachse (W) des ersten Werkzeughalters (5; 5al) verschiedene erste Werkzeugachse (Q) definiert, so dass das erste Werkzeug (2; 2al) um die erste Werkzeugachse (Q) rotierbar, insbesondere frei rotierbar ist. Movement (R8) of the first tool holder (5; 5al); and wherein the first tool holder (5; 5al) has a first pivot bearing for receiving the first tool (2; 2al), which defines a first tool axis (Q) different from the axis of rotation (W) of the first tool holder (5; 5al), see above that the first tool (2; 2al) is rotatable, in particular freely rotatable, about the first tool axis (Q).
12. Vorrichtung (100) gemäss Anspruch 11, aufweisend das erste Werkzeug (2; 2al), in dem ersten Drehlager um die erste Werkzeugachse (Q) rotierbar gelagert, insbesondere wobei das erste Werkzeug (2; 2al) 12. Device (100) according to claim 11, having the first tool (2; 2al) rotatably mounted in the first pivot bearing about the first tool axis (Q), in particular wherein the first tool (2; 2al)
— einen Wirkbereich (21) aufweist, der bezüglich der ersten Werkzeugachse (Q) rotationsymmetrisch ausgebildet ist; und/oder als eine Walzrolle (2; 2al) ausgebildet ist.
- has an effective region (21) which is rotationally symmetrical with respect to the first tool axis (Q); and/or as a roller (2; 2al).
13. Vorrichtung (100) gemäss Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei die Vorrichtung (100) eine Antriebsvorrichtung (AZ) zum Erzeugen einer Bewegung des Werkstückhalters (10) parallel zu der Längsachse (Z) aufweist. 13. Device (100) according to claim 11 or claim 12, wherein the device (100) has a drive device (AZ) for generating a movement of the workpiece holder (10) parallel to the longitudinal axis (Z).
14. Vorrichtung (100) gemäss einem der Ansprüche 11 bis 13, aufweisend ein14. Device (100) according to any one of claims 11 to 13, comprising a
Planetengetriebe (40), das ein Bestandteil der zweiten Synchronisations Vorrichtung (S5) ist und/oder ein Bestandteil der Antriebsvorrichtung (A5) zum Erzeugen einer Drehbewegung (R5) des ersten Werkzeughalters (5; 5al) um die Drehachse (W) ist. Planetary gear (40), which is part of the second synchronization device (S5) and/or part of the drive device (A5) for generating a rotary movement (R5) of the first tool holder (5; 5al) about the axis of rotation (W).
15. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüch 11 bis 14, wobei der Umlaufkörper (8) in einem Profilierungskopf (3) gelagert ist, und wobei die Vorrichtung (100) einen Antrieb (A2) für eine Bewegung des Profilierungskopfes (3) auf die Längsachse (Z) zu aufweist.
15. Device according to one of claims 11 to 14, wherein the rotating body (8) is mounted in a profiling head (3), and wherein the device (100) has a drive (A2) for moving the profiling head (3) on the longitudinal axis ( Z) too.
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