DE102009059265A1

DE102009059265A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Innenverzahnung eines Getriebeteiles

Info

Publication number: DE102009059265A1
Application number: DE200910059265
Authority: DE
Inventors: Udo 59227 Friese; Heiko 48324 Ohlscher
Original assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Current assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2011-06-30

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Innenverzahnung eines Getriebeteiles (1) ist so ausgebildet, dass zumindest eine außen verzahnte Formrolle (3) in Umfangsrichtung fortschreitend, unter Ausbildung von Zähnen gegen eine innere Mantelfläche eines Rohlings gedrückt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Innenverzahnung eines Getriebeteiles sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Derartige, üblicherweise rotationssymmetrische Getriebeteile finden z. B. im Kraftfahrzeuggetriebebau Verwendung.
Das Halbzeug, in das die Innenverzahnung eingebracht wird, ist aus einem Drehteil, Schmiedeteil, einem ringgewalzten Halbzeug oder einem Rohrabschnitt gebildet in das durch spanende Bearbeitung, üblicherweise durch Fräsen oder Räumen, die Innenverzahnung eingebracht wird.
Naturgemäß ist dies nur mit einem hohen Fertigungsaufwand zu realisieren, wobei die Fertigungszeiten relativ lang sind, verbunden mit entsprechend hohen Fertigungskosten.
Dies ist insofern als besonders nachteilig anzusehen, als solche Getriebeteile in großen Stückzahlen eingesetzt werden.
Neben den Fertigungskosten ist in diesem Zusammenhang auch der relativ hohe Materialeinsatz zu bemerken, der sich durch den Spanabtrag zur Bildung der Verzahnung ergibt.
Überdies stellt sich durch die spanende Bearbeitung in den Zahnfußbereichen eine Kerbwirkung ein mit der Folge einer verringerten insbesondere Dauerfestigkeit, wodurch die Standzeit des Getriebeteiles entsprechend reduziert wird.
Alles in allem sind die bekannten Verfahren, mit denen eine Innenverzahnung eines Getriebeteiles hergestellt wird, nicht geeignet ein in jeder Beziehung optimiertes Getriebeteil zu fertigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass es einfacher und kostengünstiger herstellbar ist und die Belastbarkeit des Getriebeteiles im Betrieb verbessert wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
Das erfindungsgemäße spanlose Einbringen der Innenverzahnung bietet gegenüber der spanenden Herstellung erhebliche Vorteile. So ist zunächst die erheblich kürzere Fertigungszeit zu nennen, innerhalb der mittels der mindestens einen verzahnten Formrolle die Innenverzahnung als Stirnverzahnung hergestellt wird.
Dabei kann das Verfahren vollautomatisch rechnergesteuert erfolgen, wobei zunächst der Rohling, d. h., das Halbzeug als Drehteil, Schmiedeteil, ringgewalzter Rohling oder als Rohrabschnitt in ein Spannwerkzeug eingelegt wird, danach bevorzugt eine Vor-Formrolle quasi eine Vorverzahnung durch Andrücken an die zylindrische innere Mantelfläche prägt und anschließend mittels einer Fertig-Formrolle, ebenfalls durch radiales Andrücken die fertige Innenverzahnung hergestellt wird. Bei beiden Arbeitsschritten rotiert das eingespannte Getriebeteil, während die jeweilige Formrolle frei drehbar gelagert ist.
Denkbar ist jedoch auch, die Formrolle und das Spannwerkzeug drehend, synchron zueinander anzutreiben.
Im übrigen kann die Innenverzahnung als Gerad-, Schräg- oder V-Verzahnung ausgebildet sein, was mit den bisher bekannten Verfahren nur mit einem erheblichen fertigungstechnischen Aufwand möglich war.
Es ist also deutlich erkennbar, dass das neue Verfahren gegenüber den bekannten einen technologischen Fortschritt bedeutet, der sich nicht nur aus den genannten kürzeren Herstellungszeiten, sondern auch aus einem minimierten Materialeinsatz ergibt, da die Ausbildung der Innenverzahnung ohne Spanbildung erfolgt.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Formung der Innenverzahnung kalt, d. h., der Rohling wird nicht zuvor erwärmt. Denkbar ist prinzipiell allerdings auch eine Erwärmung, die vor einem Einlegen des Rohlings in das Spannwerkzeug erfolgen kann, aber auch induktiv, wenn der Rohling bereits eingespannt ist.
Durch die Kaltverformung ergibt sich im Bereich der Innenverzahnung zum einen eine Kaltverfestigung des Materials und zum anderen eine Minimierung der Kerbwirkung im Bereich der Zahnfüße, da der Faserverlauf des Materials nicht unterbrochen wird. Damit einher geht eine Steigerung der Materialfestigkeit, die letztendlich zu einer Erhöhung der Standzeit führt.
Alles in allem wird durch das neue Verfahren ein Getriebeteil mit Innenverzahnung geschaffen, das in jeder Beziehung zu einer Kostenoptimierung führt, sowohl hinsichtlich der Herstellung wie auch hinsichtlich des Einsatzes.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sowohl des Verfahrens wie auch der Vorrichtung, sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Das neue Verfahren sowie eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen nochmals beschrieben.
Es zeigen:
1 einen Teilausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in eifern Längsschnitt
2 ein nach dem Verfahren hergestelltes Getriebeteil in einer perspektivischen Draufsicht.
In der 1 ist eine Vorrichtung dargestellt, mit der eine Innenverzahnung 6 (2) eines im vorliegenden Ausführungsbeispiel ringförmigen Getriebeteiles 1 herstellbar ist, wobei die Innenverzahnung 6 als Geradverzahnung ausgebildet ist.
Der Einfachheit halber ist die Innenverzahnung 6 lediglich in einem Teilbereich schaubildlich gezeigt.
Die Vorrichtung weist ein antreibbares Spannwerkzeug 2 auf, mit einem Oberteil 7 und einem Unterteil 8, zwischen denen das zunächst eine zylindrische, glatte innere Mantelfläche aufweisende Getriebeteil 1 festgespannt einliegt.
Ein Werkzeugkopf 5, in dem eine Formrolle 3 drehbar gelagert ist, ist relativ zum Spannwerkzeug 2 sowohl axial wie auch radial hin und her verfahrbar, entsprechend den Pfeilangaben.
Dabei ist die Formrolle 3 integraler Bestandteil einer Trägerwelle 4, die über Lagerungen drehbar am Werkzeugkopf 5 befestigt ist.
Zur Herstellung der Innenverzahnung 6 verfährt der Werkzeugkopf 5 die Formrolle 6, die zunächst außerhalb des Spannwerkzeuges 2 positioniert ist, radial in den Eintauchbereich des Spannwerkzeuges 2, der durch eine entsprechend große Mittenöffnung des Oberteiles 7, deren lichter Durchmesser etwa dem lichten Durchmesser des Getriebeteiles 1 entspricht, gebildet wird.
Anschließend verfährt der Werkzeugkopf 5 axial und taucht in das Spannwerkzeug 2 bzw. das Getriebeteil 1 ein bis die Formrolle 3 in den Überdeckungsbereich der Mantelfläche des Getriebeteiles 1 gelangt.
Danach wird die Formrolle 3 mit Formzähnen 9 durch radiales Zustellen gegen die innere Mantelfläche des rotierenden Getriebeteiles 1 gedrückt, unter Bildung der Innenverzahnung 6, entsprechend der Darstellung in der 1.
Zweckmäßigerweise erfolgt zunächst mit einer Vor-Formrolle die Ausprägung einer Vor-Verzahnung. In einem nachfolgenden Arbeitsschritt kommt eine Fertig-Formrolle zum Einsatz, mit der die Innenverzahnung 6 fertiggestellt wird.
Hierzu kann ein zweiter Werkzeugkopf 5 vorgesehen sein, der nach einem Herausfahren des ersten Werkzeugkopfes 5 aus dem Bereich des Spannwerkzeuges 2 zur Bearbeitung geführt wird.
Zur Endbearbeitung des Getriebeteiles 1 kann ein stirnseitiger Rand abgedreht werden. Das solcherart fertiggestellte Getriebeteil 1 ist in der 2 dargestellt.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Innenverzahnung eines Getriebeteiles (1), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine außen verzahnte Formrolle (3) in Umfangsrichtung fortschreitend, unter Ausbildung von Zähnen gegen eine innere Mantelfläche eines Rohlings gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenverzahnung zunächst durch eine Vor-Formrolle (3) und danach durch eine Fertig-Formrolle hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formrolle (3) und/oder das Getriebeteil (1) angetrieben werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formrolle (3) und das Getriebeteil (1) synchron angetrieben werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Spannwerkzeug (2) zur Aufnahme eines Rohlings sowie einer mit am Außenmantel angeordneten Formzähnen (9) versehenen, drehbaren Formrolle (3), die radial und axial relativ zum Spannwerkzeug (2) bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formrolle (3) in einem horizontal und vertikal verfahrbaren Werkzeugkopf (5) drehbar gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannwerkzeug (2) ein Unterteil (8) und ein Oberteil (7) aufweist, zwischen denen der Rohling einspannbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (7) eine zylindrische Öffnung aufweist, deren lichter Durchmesser etwa dem lichten Durchmesser des eingespannten Rohlings entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Formrolle (3) und/oder das Spannwerkzeug (2) motorisch antreibbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Formrolle (3) und das Spannwerkzeug (2) synchron zueinander antreibbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das die Formrolle (3) an einer Trägerwelle (4) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerwelle (4) bzw. die Formrolle (3) drehbar im Werkzeugkopf (5) gelagert sind.