DE102007018184A1

DE102007018184A1 - Production of partially hollow workpieces comprises forming internal toothing by number-controlled rotary swaging

Info

Publication number: DE102007018184A1
Application number: DE200710018184
Authority: DE
Inventors: Olaf Dipl.-Ing. Sättler; Axel Schwab; Glen Dipl.-Ing. Sommer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-04-18
Filing date: 2007-04-18
Publication date: 2008-03-27

Abstract

Production of partially hollow workpieces (1) comprises forming internal toothing (11) by number-controlled rotary swaging.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zumindest bereichsweise hohlen Werkstücks.The The invention relates to a method for producing at least one partially hollow workpiece.

Aus der DE 10 2004 005 096 B3 ist ein Verfahren zum Herstellen einer rohrförmigen Antriebswelle, insbesondere einer Kardanwelle, für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die Antriebswelle umfasst zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern. Das Umformen des Rohrs zur Bildung des zweiten zylinderförmigen Abschnitts mit einem glatten Innenbereich kann durch ein Rundkneten erfolgen.From the DE 10 2004 005 096 B3 is a method for producing a tubular drive shaft, in particular a propeller shaft, known for a motor vehicle. The drive shaft comprises two sections of different diameters. The forming of the tube to form the second cylindrical portion having a smooth inner portion can be done by a rotary swaging.

Darüber hinaus ist aus der DE 28 52 658 ein Verfahren zum Herstellen vom Formkörpern durch kaltes Rundkneten der Außenhülse bekannt. Der Formkörper ist hohl ausgebildet und zum Herstellen wird in das Innere des Formkörpers ein zylinderförmiger, außenseitig glatter Dorn eingeführt. Durch Knetbacken einer Vorrichtung zum Rundkneten können Kugeln in den Grundkörper des Formkörpers eingebracht werden. Hierbei schlagen die Knetbacken gleichzeitig auf den rotierend angetriebenen Formkörper, wodurch die Verpressung des Grundkörpers mit den Kugeln erfolgt.In addition, from the DE 28 52 658 a method for the production of moldings by cold rotary kneading of the outer sleeve known. The shaped body is hollow and, for the manufacture, a cylindrical, externally smooth mandrel is introduced into the interior of the shaped body. By kneading a device for swaging balls can be introduced into the main body of the molding. In this case, the kneading jaws strike simultaneously on the rotationally driven shaped body, whereby the compression of the base body takes place with the balls.

Darüber hinaus ist bekannt, zumindest bereichsweise hohl ausgebildete Werkstücke mit Innenverzahnungen auszubilden. Ein wesentliches Problem dabei ist es, dass insbesondere an den Anfangsbereichen der Verzahnung Einschnürungen entstehen und somit der Innendurchmesser der Verzahnung über die gesamte Verzahnungslänge variiert.Furthermore is known, at least partially hollow trained workpieces Form internal gears. A major problem with this is it that constrictions arise, in particular at the initial areas of the toothing and thus the inner diameter of the toothing varies over the entire tooth length.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, bei dem das Auftreten einer derartigen Einschnürung verhindert werden kann.Therefore It is an object of the present invention to provide a method in which the occurrence of such a constriction can be prevented.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, gelöst.These Task is achieved by a method which the features of claim 1, solved.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein zumindest bereichsweise hohles Werkstück hergestellt. Insbesondere werden dabei Antriebswellen für ein Fahrzeug oder Getriebeteile oder Komponenten für Lenkungen eines Fahrzeugs hergestellt. Eine Innenverzahnung des bereichsweise hohlen Werkstücks wird durch ein NC(Numerical Control)-gesteuertes Rundkneten erzeugt.With the method according to the invention an at least partially hollow workpiece is produced. Especially are doing drive shafts for a vehicle or transmission parts or components for steering systems made of a vehicle. An internal toothing of the area hollow workpiece is generated by a NC (Numerical Control) controlled rotary swaging.

Durch die Erfindung ist es somit möglich, durch den Fertigungsprozess Rundkneten hergestellte Innenverzahnungen im Kugelmaß sehr gleichmäßig zu erzeugen. Das Auftreten von Einschnürungen, insbesondere an Verzahnungsanfängen, kann dadurch verhindert werden.By the invention, it is thus possible by internal gears produced in the production process of rotary kneading very much in the spherical measure to produce evenly. The occurrence of constrictions, in particular at tooth starts, can be prevented.

Bevorzugt wird in hohlen Teilbereichen eines Werkstückrohlings ein Innenwerkzeug, insbesondere ein Dorn, mit der entsprechenden Formgebung zur Erzeugung der Innenverzahnung eingebracht und Knetbacken einer Vorrichtung zum Rundkneten geschlossen. Diese Verzahnung wird beim Einführen des Werkstücksrohlings in die Vorrichtung zum Rundkneten über eine vorgegebene Verzahnungslänge erzeugt. Es erfolgt somit in einem ersten Fertigungsabschnitt ein Hämmern der Innenverzahnung beim Einführen des Werkstückrohlings in die Maschine mit geschlossenen Knetbacken. Die Knetbacken schlagen dabei bevorzugt gleichzeitig auf den sich insbesondere rotierend und in Längsrichtung fortbewegenden Werkstückrohling.Prefers becomes an inner tool in hollow parts of a workpiece blank, in particular a mandrel, with the appropriate shaping for the production the internal teeth introduced and kneading of a device closed for round-kneading. This gearing is when inserting the Workpiece blank generated in the device for rotary kneading over a predetermined tooth length. It is thus in a first manufacturing section, a hammering of Internal toothing during insertion of the workpiece blank into the machine with closed kneading jaws. Beat the kneading jaws while preferably at the same time rotating in particular and in the longitudinal direction moving workpiece blank.

Bevorzugt wird nach Erreichen der vorgegebenen Verzahnungslänge ein öffnen der Knetbacken durchgeführt und eine gegebenenfalls ausgebildete Einschnürung der Innenverzahnung detektiert und die geöffneten Knetbacken zu der Stelle der Einschnürung bewegt. Die Einschnürung kann dabei durch eine geeignete Detektorvorrichtung erkannt werden. Es wird somit nach Erreichen der endgültigen Verzahnungslänge zunächst ein Aushämmern für eine relativ kurze Verweildauer durchgeführt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass beispielsweise für eine Zeitdauer von etwa 0,3 Sekunden ein Aushämmern am Ende der Verzahnungslänge durchgeführt wird. Dann wird ein öffnen der Knetbacken durchgeführt und mit geöffneten Knetbacken zur Einschnürung verfahren.Prefers will open after reaching the specified tooth length Kneading done and detects an optionally formed constriction of the internal toothing and the open one Kneading jaws moved to the point of constriction. The constriction can be recognized by a suitable detector device. It Thus, after reaching the final gear length first Hammering out for a relative short residence time. In particular, it may be provided that, for example, for a period of time a pounding out of about 0.3 seconds at the end of the gearing length carried out becomes. Then one will open the kneading done and with open Kneading jaws for constriction method.

Insbesondere an besonders kritischen Stellen, wie dem Anfang der Verzahnung, können Einschnürungen auftreten und die Knetbacken werden dann dorthin bewegt.Especially at particularly critical points, such as the beginning of the gearing, can constrictions occur and the kneading jaws are then moved there.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Knetbacken dann bevorzugterweise wieder geschlossen und zumindest über die gesamte Länge der Einschnürung, insbesondere bis zu einem Anfang der Verzahnung, bewegt, und nach einer Verweildauer am Endpunkt der Bewegung die Knetbacken geöffnet und das gefertigte Werkstück mit der Innenverzahnung zum Entnehmen bereitgestellt. Nachdem somit die geöffneten Knetbacken zur Stelle der Einschnürung bewegt werden, werden diese Knetbacken über der Einschnürung sehr stark geschlossen und mit geschlossenen Knetbacken wird dann weiter zum Verzahnungsanfang gefahren. Unmittelbar vor dem Verzahnungsende wird mit den sehr stark geschlossenen Knetbacken für eine wiederum vorgebbare Zeitdauer verweilt. In diesem Arbeitsschritt wird somit nach dem Bewegen der Knetbacken zur Einschnürung ein Einstechen bzw. ein sehr starkes Schließen dieser durchgeführt und für beispielsweise eine Zeitdauer von 0,8 Sekunden zum Aushämmern verweilt. Nach dem Öffnen der Knetbacken wird das fertig gestellte Werkstück bevorzugterweise ausgeworfen.In a further method step, the kneading jaws are then preferably closed again and moved over at least the entire length of the constriction, in particular up to a beginning of the toothing, and opened after a residence time at the end of the movement, the kneading jaws and the finished workpiece with the internal teeth for removal provided. Thus, after the open kneading jaws are moved to the point of constriction, these kneading jaws are very strongly closed over the constriction and then with closed kneading jaws the toothing start is continued. Immediately before the end of the tooth is dwelled with the very strong closed kneading jaws for another predetermined period of time. In this step, therefore, after the kneading jaws have been moved to constriction, a piercing or a very strong closing thereof is carried out and, for example, for a period of 0.8 seconds Hammering lingers. After opening the kneading jaws, the finished workpiece is preferably ejected.

Die Knetbacken werden zum Korrigieren der Einschnürung sehr stark geschlossen, was bedeutet, dass sie stärker geschlossen werden als dies bei der grundlegenden Ausbildung der Innenverzahnung über die gesamte Verzahnungslänge gemäß dem Anspruch 2 durchgeführt wird.The Kneading jaws are very closed to correct the constriction, which means that they are stronger be closed as this is the basic training of Internal toothing over the entire gearing length according to the claim 2 performed becomes.

Durch die Erfindung können sehr ebene Innenverzahnungen automatisch gesteuert hergestellt werden, die auf ihrer gesamten Verzahnungslänge im Mikrometerbereich schwanken. Hierdurch kann eine konstante Verschiebekraft bei einer nahezu spielfreien Verbindung des Werkstücks mit der Innenverzahnung und dem mit der Innenverzahnung im Eingriff befindlichen Gegenstück sichergestellt werden.By the invention can very flat internal gears are produced automatically controlled, which vary in the micrometer range over their entire tooth length. As a result, a constant displacement force at an almost play-free Connection of the workpiece with the internal teeth and with the internal teeth in engagement located counterpart be ensured.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:One embodiment The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings. It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung eines Werkstücks anhand dem die verschiedenen Verfahrensschritte erläutert werden; und 1 a schematic representation of a workpiece on the basis of the different process steps are explained; and

2 eine Schnittdarstellung eines Werkstücks mit einer Innenverzahnung. 2 a sectional view of a workpiece with an internal toothing.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In The figures are the same or functionally identical elements with the provided the same reference numerals.

In 1 ist ein hohles, fertig gestelltes Werkstück 1 gezeigt, welches eine Innenverzahnung 11 aufweist. Die Innenverzahnung 11 ist durch ein NC-gesteuertes Rundkneten des Werkstücks 1 ausgebildet. Das Werkstück 1 weist im Ausführungsbeispiel die Innenverzahnung 11 über die gesamte Länge L auf. Dies entspricht auch der Verzahnungslänge. Das Werkstück 1 weist somit einen Verzahnungsanfang 12 und ein Verzahnungsende 13 auf. Das Werkstück 1 ist an einem rotierbaren Spannkopf 2 angeordnet, welcher einer Vorrichtung zum Rundkneten des Werkstücks 1 zugeordnet ist.In 1 is a hollow, finished workpiece 1 shown which has an internal toothing 11 having. The internal toothing 11 is by an NC-controlled rotary swaging of the workpiece 1 educated. The workpiece 1 has in the exemplary embodiment, the internal toothing 11 over the entire length L up. This also corresponds to the tooth length. The workpiece 1 thus has an interlocking beginning 12 and a gearing end 13 on. The workpiece 1 is on a rotatable clamping head 2 arranged, which is a device for rotary kneading of the workpiece 1 assigned.

Zum Herstellen der Innenverzahnung 11 wird nachfolgend die Vorgehensweise näher erläutert.For producing the internal toothing 11 the procedure is explained in more detail below.

Zunächst wird ein Werkstückrohling bereitgestellt, welcher zumindest über die Länge, über welche die Innenverzahnung 11 ausgebildet werden soll, hohl ist. Ein nicht dargestellter Dorn wird in das Innere des Werkstücks eingeführt und weist außenseitig eine Struktur auf, welche nachfolgend zur Ausgestaltung der Innenverzahnung 11 dient. Nicht dargestellte Knetbacken der Vorrichtung werden dann geschlossen und beim nachfolgenden Einführen des Werkstückrohlings in die Vorrichtung wird die Verzahnung 11 erzeugt, indem die Knetbacken auf das Werkstück 1 hämmern. Der Werkstückrohling wird zunächst am Verzahnungsanfang 12 gehämmert und dann fortlaufend in die Vorrichtung eingeführt und gemäß der Pfeilrichtung PF1 bis zum Verzahnungsende 13 gehämmert. Nach Erreichen dieser endgültigen Verzahnungslänge, welche der Länge L entspricht, wird ein kurzes Verweilen durchgeführt und ein Aushämmern für eine Zeitdauer von etwa 0,3 Sekunden durchgeführt. Nachfolgend werden dann die Knetbacken geöffnet.First, a workpiece blank is provided, which at least over the length over which the internal toothing 11 is to be trained, is hollow. An unillustrated mandrel is inserted into the interior of the workpiece and has on the outside a structure which subsequent to the configuration of the internal toothing 11 serves. Not shown kneading jaws of the device are then closed and during the subsequent insertion of the workpiece blank into the device, the teeth 11 produced by the kneading jaws on the workpiece 1 hammer. The workpiece blank is initially at the toothing start 12 hammered and then continuously introduced into the device and according to the direction of the arrow PF1 to the tooth end 13 hammered. After reaching this final gear length, which corresponds to the length L, a short stay is performed and a hammering for a period of about 0.3 seconds is performed. Subsequently, the kneading jaws are opened.

Im Weiteren wird dann durch eine geeignete Detektoreinrichtung eine mögliche Einschnürung der Innenverzahnung 11 entlang der Verzahnungslänge detektiert. Wird gegebenenfalls eine derartige Einschnürung an einer spezifischen Stelle entlang des Werkstücks 1 erkannt, werden die geöffneten Knetbacken zur Stelle der Einschnürung verfahren. Im Ausführungsbeispiel werden die geöffneten Knetbacken dann vom Verzahnungsende 13 gemäß der Pfeildarstellung PF2 zu einer beispielhaften Einschnürung an der Stelle S verfahren. An dieser Stelle werden die Knetbacken dann sehr stark geschlossen, d. h. stärker geschlossen als beim grundlegenden Ausbilden der Innenverzahnung 11, wie sie im vorhergehenden Arbeitsschritt vom Verzahnungsanfang 12 bis zum Verzahnungsende 13 gemäß der Pfeildarstellung PF1 erzeugt wurde. Mit diesen sehr stark geschlossenen Knetbacken wird dann über die gesamte Länge der Einschnürung verfahren, im Ausführungsbeispiel insbesondere bis zum Verzahnungsanfang 12 verfahren. In einem weiteren Arbeitsschritt wird nach diesem Einstechen und Verfahren der stark geschlossenen Knetbacken zum Verzahnungsanfang 12 wiederum für eine Verweildauer, im Ausführungsbeispiel etwa 0,8 Sekunden, ein Aushämmern durchgeführt. Nachfolgend werden dann die Knetbacken geöffnet und das so gefertigte Werkstück 1 mit der Innenverzahnung 11 wird ausgeworfen.In addition, a suitable constriction of the internal toothing is then by a suitable detector means 11 detected along the tooth length. If necessary, such a constriction at a specific point along the workpiece 1 detected, the open kneading jaws are moved to the point of constriction. In the exemplary embodiment, the opened kneading jaws are then from the toothing end 13 proceed according to the arrow PF2 to an exemplary constriction at the point S. At this point, the kneading jaws are then very closed, ie more closed than in the basic forming of the internal teeth 11 , as in the previous step from the gearing beginning 12 until the end of the toothing 13 was generated according to the arrow PF1. With this very strong closed kneading jaws is then moved over the entire length of the constriction, in the embodiment, in particular to the toothing beginning 12 method. In a further step, after this grooving and method of strong closed kneading jaws for Verzahnungsanfang 12 again for a residence time, in the exemplary embodiment about 0.8 seconds, a hammering performed. Subsequently, the kneading jaws are then opened and the workpiece thus produced 1 with the internal toothing 11 is ejected.

Die Innenverzahnung 11 kann dadurch über die gesamte Verzahnungslänge mit sehr geringen Schwankungen im Durchmesser erzeugt werden.The internal toothing 11 can be generated over the entire tooth length with very small variations in diameter.

In 2 ist eine Schnittdarstellung des Werkstücks 1 mit der Innenverzahnung 11 gezeigt. Zur Bestimmung einer möglichen Einschnürung werden Kugeln 3 und 4 über die gesamte Verzahnungslänge bewegt und ein Maß d zwischen den Kugeln gemessen.In 2 is a sectional view of the workpiece 1 with the internal toothing 11 shown. To determine a possible constriction balls are 3 and 4 moved across the entire tooth length and measured a measure d between the balls.

Claims

Method for producing an at least partially hollow workpiece ( 1 ), characterized in that by an NC-controlled Rotate the workpiece ( 1 ) with an internal toothing ( 11 ) is formed.

A method according to claim 1, characterized in that in the hollow portion of a workpiece blank, an inner tool is introduced, kneading jaws of a device for swaging are closed and the internal toothing ( 11 ) is generated during insertion of the workpiece blank into the device over a predetermined tooth length (L).

A method according to claim 2, characterized in that after reaching the toothing length (L) the kneading jaws are opened and an optionally formed constriction of the internal toothing ( 11 ) is detected and the opened kneading jaws are moved to the location of the constriction.

A method according to claim 3, characterized in that the kneading jaws are closed and at least over the entire length of the constriction, in particular up to a beginning ( 12 ) of the toothing, are moved and opened after a residence time at the end of the movement, the kneading jaws and the finished workpiece ( 1 ) with the internal toothing ( 11 ) is removable.

A method according to claim 4, characterized in that the kneading jaws are closed to compensate for the constriction stronger than in the basic design of the internal toothing ( 11 ) over the entire tooth length (L).