用於製造齒輪的方法和裝置連同夾緊機構與流程

2023-05-15 17:39:46

本發明涉及用於製造至少一個齒輪的方法、用於製造至少一個齒輪的裝置以及用於其的夾緊機構。

背景技術：

歐洲專利EP 1 694 452 B1描述了一種用於製造齒輪的方法。為了避免在齒根的區域中較低的彎曲疲勞強度以及在粉末冶金方法製造的齒輪中較低的耐磨性，已知的是，在側面區域以及根區域中壓縮所述齒輪的燒結的粉末冶金坯件，從而獲得很大程度上無細孔的表面層，其在齒輪的接合區域中顯著提高所允許的負荷能力。通過至少一種齒輪形式的按壓工具實現表面層的壓縮，該齒輪或者具有接合到粉末冶金坯件的齒部中的外齒部或者具有藉助於其能夠降低粉末冶金坯件的齒側面與按壓工具的齒側面之間的滑動速度的內齒部。

然而，所述方法在滾軋尤其斜刻齒的齒輪時不適合於足夠地支撐齒的沿著力方向較薄的端部用以確保足夠的壓縮並且用以防止齒端部回彈。通過再壓縮期間僅僅彈性的變形引起了齒側面的交錯，並且由此引起了齒部質量的降低或者說基於不希望的附加加工餘量引起的提高的硬度精加工。

技術實現要素：

本發明的任務是實現齒輪的齒部質量的改善並且提供一種製造具有較好的特性的齒輪的方法。

該任務通過具有權利要求1所述特徵的方法、具有權利要求5所述特徵的裝置以及具有權利要求15所述特徵的夾緊機構得到解決。有利的設計方案和改進方案在相應的從屬權利要求中得到說明。說明書中、附圖描述中以及附圖中分別所說明的特徵能夠普遍地以及專門地與其它特徵結合成改進方案。所說明的具有其相應的特徵的例子尤其不受限制地進行設計。更確切地說，那裡所說明的特徵也可以與其它例子中的或者總的說明書中的其它特徵進行結合。

根據本發明的構思，提出一種用於製造至少一個齒輪、尤其斜刻齒的齒輪的方法，其中，齒輪由以齒部區域中的加工餘量擠壓的並且燒結的齒輪坯件製造，其中，齒輪坯件具有兩個對置的端面側面以及一個周緣。在此，所述方法包括以下步驟：

-將齒輪坯件夾緊到夾緊機構中，

-在加工餘量的區域中通過至少一個環繞的、具有接合到齒輪坯件的齒部中的配對齒部的工具進行接合壓縮所述齒輪坯件，

其中，齒輪坯件在其壓縮期間在兩個端面側面處通過夾緊機構在周緣上徑向夾緊，

其中，所述齒輪坯件的齒部的每個單個齒基本上在整個齒高度上通過夾緊機構得到支撐。

加工餘量這個概念在此描述負的和/或正的加工餘量。對於正的加工餘量，齒面可以具有額外的材料，其在壓縮過程中分布到齒面上。對於負的加工餘量，所述坯件在齒面處可以具有尺寸不足。這要理解為在區域中設置有比關於在加工步驟之後的最終輪廓所必須設置的材料少的材料、尤其燒結材料和/或其它材料。通過負的加工餘量能夠確保在擠壓燒結材料時不形成不希望的突起。因此，負的加工餘量可以表示齒輪坯件的、尤其通過擠壓燒結材料填充的、具有齒部的區域。齒輪坯件這個概念在此可以描述燒結方法的、尤其粉末冶金方法的生坯。工具這個概念在此可以描述至少一個齒輪形式的按壓工具，其或者具有接合到粉末冶金坯件的齒部中的外齒部或者具有內齒部。

在齒輪坯件夾緊到夾緊機構中時，在夾緊機構夾入齒輪坯件之前，齒輪坯件可以套放到杆上或者軸上。以這種方式能夠確保，所述齒輪坯件能夠轉動地支承在裝置中。

優選地，所述齒輪坯件為了徑向夾緊而軸向被夾入在夾緊機構中。例如能夠以這種方式增加端面側的齒端部的剛性，由此減少彈性變形。

在優選的實施方式中，至少兩個齒輪坯件夾入到夾緊機構中，用以製造至少兩個齒輪。以這種方式能夠簡化齒輪的批量生產。此外，能夠在齒輪坯件的、沒有直接與夾緊機構的壓緊環相鄰布置的相應的端面側面之間布置有至少一個夾緊元件，並且/或者所述至少兩個齒輪坯件能夠直接相互相鄰地布置。以這種方式能夠使齒輪坯件的夾緊配合現存的夾緊機構和現存的工具，由此不必購買額外的夾緊機構或工具。由此能夠降低用於製造齒輪的生產成本、故障時間以及調試時間。

優選地，至少一個環繞的工具接合到所述至少兩個齒輪坯件的齒部中同時地或者先後地進行。以這種方式能夠簡化齒輪的批量生產。工具同時地或者先後地接合到齒輪坯件的齒部中或者可以通過相同的工具實現或者可以通過多個工具實現，其中，工具而後相應地接合到齒輪坯件中。

此外，本發明涉及一種用於製造至少一個齒輪、尤其斜刻齒的齒輪的裝置，其具有用於夾緊至少一個以加工餘量擠壓的並且燒結的用於齒輪的齒輪坯件的夾緊機構以及至少一個以配對齒部接合到齒輪坯件的齒部中的工具，其中，所述夾緊機構設置用於軸向夾住齒輪坯件，其中，所述夾緊機構包括第一壓緊環和第二壓緊環，其中，壓緊環將齒輪坯件的齒部的每個單個齒基本上在整個齒高度上支撐在壓緊環之間。通過每個單個工件齒在幾乎整個齒高度上的支撐例如能夠增加端面側的齒端部的剛性，由此減少了彈性變形。優選地，所述裝置與上面以及下面還要描述的方法一起使用。

優選地，所述夾緊機構具有與齒輪坯件相同的齒部幾何結構。以這種方式能夠確保，夾緊機構不受到工具的損壞。此外，還能夠確保，所述夾緊機構在整個齒高度上支撐所述齒輪坯件。

在優選的實施方式中，所述夾緊機構的齒部幾何結構具有等距離的尺寸不足，其中，夾緊機構的齒部幾何結構沿軸向的方向逐漸變細。通過使用等距離的尺寸不足能夠避免夾緊元件的齒部與工具的碰撞。此外，通過軸向的逐漸變細能夠確保，所述工具能夠碾過夾緊機構和齒輪坯件，而沒有發生夾緊機構與工具的碰撞。

優選地，所述齒輪坯件具有至少一個軸向突出的凸出部，並且夾緊機構具有環形凸肩，其中，所述凸出部通過環形凸肩能夠形狀配合地得到支撐。所述齒輪坯件的至少一個軸向突出的凸出部在此可以是環繞的並且接合到夾緊機構的環形凸肩中。以這種方式能夠沿徑向的方向確保形狀配合連接。設置在齒輪坯件的區域中的凸出部能夠在壓縮齒部區域之後又被去除。

優選地，所述齒輪坯件的齒部的至少一個齒在端面側具有凹處或突起並且至少一個夾緊機構齒具有突起或凹處，其中，所述至少一個夾緊機構齒的突起或凹處形狀配合地接合到齒輪坯件的齒部的至少一個齒的凹處或突起中。以這種方式能夠確保齒輪坯件和夾緊機構的能夠重複的定位。此外，由此能夠確保，所述齒輪坯件可靠地夾緊在夾緊機構中。在此，所述突起和所述凹處能夠具有任意的形狀、例如環形的、多邊形的、橢圓形的、柱形的或梯形的形狀。

在優選的實施方式中，能夠用所述裝置實施上面所描述的方法。由此，藉助於該裝置能夠製造至少一個具有改善的齒部質量的齒輪、尤其是斜刻齒的齒輪。

原則上可以利用如其從EP 1 694 452 A1中或者如其從US 8,340,806中獲知的裝置。優選地，工具與齒輪坯件之間的相對運動可以事先計算並且隨後通過裝置的機器控制部實現。

優選地，多個齒輪坯件可以夾緊在夾緊機構中，其中，在齒輪坯件的、沒有直接與夾緊機構的壓緊環相鄰布置的相應的端面側面之間布置有至少一個夾緊元件。由此能夠如上面已經描述地那樣使齒輪的製造配合現存的夾緊機構和工具。

優選地，所述至少一個夾緊元件具有與齒輪坯件相同的齒部幾何結構。以這種方式能夠確保，所述夾緊元件不受到工具的損壞。此外能夠確保，所述夾緊元件在整個齒高度上支撐齒輪坯件。

在優選的實施方式中，所述裝置具有至少兩個夾緊元件，所述夾緊元件具有相同的或者不同的寬度。由此能夠使齒輪的製造配合現存的夾緊機構和工具。

優選地，所述至少一個夾緊元件在端面側具有至少一個環形凸肩、凹處或突起。以這種方式能夠確保齒輪坯件、夾緊元件和夾緊機構能夠重複地定位。此外，由此能夠確保，所述齒輪坯件可靠地夾緊在夾緊機構中。此外以這種方式能夠沿徑向的方向確保形狀配合連接。

此外，本發明包括一種用於製造至少一個齒輪的裝置的夾緊機構，其中，該夾緊機構軸向夾入至少一個齒輪坯件，其中，該夾緊機構包括第一壓緊環和第二壓緊環，其中，該夾緊機構具有與齒輪坯件相同的齒部幾何結構，其中，夾緊機構的齒部幾何結構沿軸向的方向逐漸變細。優選地，所述夾緊機構用在所提出的裝置中和/或所提出的方法中。

附圖說明

下面示例性地詳細地根據附圖解釋本發明。然而所示出的設計方案對於關於本發明細節的範圍不限制地進行設計。更確切地說，其相應地為了進行說明而示出了設計方案的多種可行方案中的一種。來自附圖的特徵尤其不限制於相應各種設計方案。更確切地說，所述特徵能夠與相應其它的在附圖中和/或說明書包括附圖說明中所說明的特徵分別組合成沒有更詳細示出的改進方案。

附圖示出：

圖1是滾軋設備，

圖2是另一種滾軋設備，

圖3是裝置的剖視圖，其中具有突出的凸出部的齒輪坯件夾緊在夾緊機構中，

圖4是裝置的剖視圖，其中沒有突出的凸出部的齒輪坯件夾緊在夾緊機構中，

圖5a是裝置的剖視圖，其中齒輪坯件夾緊在夾緊機構中，其中，齒輪坯件具有突起並且夾緊機構具有凹處，

圖5b是圖5a中的細節A的詳細視圖，

圖5c是圖5a和5b中齒輪坯件的齒的端面側面的視圖，

圖6a是裝置的另一剖視圖，其中齒輪坯件夾緊在夾緊機構中，其中，齒輪坯件具有突起並且夾緊機構具有凹處，

圖6b是圖6a中細節B的詳細視圖，

圖6c是圖5a和5b中齒輪坯件的齒的端面側面的視圖

圖7a是具有夾緊機構的裝置，其中，多個齒輪坯件藉助於夾緊元件相互隔開地夾緊，

圖7b是具有夾緊機構的另一裝置，其中多個齒輪坯件藉助於夾緊元件相互隔開地夾緊，

圖7c是具有夾緊機構的第三裝置，其中多個齒輪坯件藉助於夾緊元件相互隔開地夾緊，以及

圖8是具有夾緊機構的裝置，其中多個齒輪坯件直接相互相鄰地夾緊，

圖9是齒輪的示意圖。

具體實施方式

圖1以示意圖示出了示例性的滾軋設備。具有第一齒部12的第一滾軋工具10圍繞第一軸線14沿著旋轉方向16能夠轉動地得到支承。在滾軋期間，旋轉方向可以一次或者也可以多次變化。第一旋轉定向也可以沿著與示出的方向相反的方向指示。所述第一齒部12與齒輪坯件20的第二齒部18處於接合之中。該齒輪坯件20能夠圍繞第二軸線22轉動地得到支承。相應地形成第二旋轉方向24。此外，第二齒部18與第二工具28的第三齒部26處於接合之中。所述第二工具28圍繞第三軸線30沿著第三旋轉方向32能夠轉動地得到支承。用這種滾軋設備例如能夠在加工餘量的區域中在其處由至少所述環繞的、具有接合到齒輪坯件20的齒部18中的配對齒部12和26的工具10和28進行接合實現所述齒輪坯件20的壓縮。

圖2示出了另一種如例如能夠同時壓縮至少兩個齒輪坯件20的可行方案的示意圖。除了工具34的運動之外，也能夠實現齒輪坯件20朝著工具34的方向的運動。此外，存在有如下的可行方案，即在齒輪坯件軸線上布置兩個或更多個齒輪坯件20。

圖3示出了裝置36的剖視圖，其中具有突起的凸出部40的齒輪坯件38夾緊在夾緊機構42中。夾緊機構42包括兩個壓緊環44和46，齒輪坯件38夾入在這兩個壓緊環之間。示出了所述壓緊環44和46基本上在整個齒高度上支撐壓緊環44和46之間的齒輪坯件38的齒部的每個單個齒。在此，所述夾緊機構42藉助於壓緊環44和46沿軸向夾入齒輪坯件38用於徑向夾緊，由此齒輪坯件38的端面側的齒端部的剛性被增加並且由此彈性的變形得到降低。所述夾緊機構42具有與齒輪坯件38一致的齒部幾何結構，其為了補償沿軸向的方向的彈性影響而具有等距離的尺寸不足。為了避免在齒線角度優化地調節工具時出現的碰撞，所述夾緊機構42的齒部幾何結構沿軸向的方向逐漸變細。如此產生的齒部幾何結構在基本特徵方面相應於斜面體齒部（Beveloid-Verzahnung）。

所述壓緊環46具有環形凸肩48，其形狀配合地支撐凸出部40。該凸出部40在此可以構造成柱形的並且與環形凸肩48形成了插接齒部。

圖4示出了裝置36，其中齒輪坯件50夾緊在夾緊元件42中。相對於圖3，所述齒輪坯件50沒有凸出部40。

圖5a、圖5b、圖5c示出了裝置36，其中齒輪坯件52夾緊在夾緊機構42中。圖5a的細節A在圖5b中放大地示出。在圖5b中示出了，所述齒輪坯件52的齒54在其直接與夾緊機構42相鄰的端面側面處具有突起56。該突起56接合到夾緊機構齒60的凹處58中。通過所述突起56接合到凹處58中能夠確保能夠重複地（reproduzierbar）定位齒輪坯件52與夾緊機構42。在圖5c中示出了所述突起56具有圓形的形狀。

圖6a、圖6b、圖6c示出了裝置36的另一種實施方式，其中齒輪坯件62夾緊在所述夾緊機構42中。在圖6b中示出了圖6a的細節B的放大。圖6b如圖5b那樣地示出了，所述齒輪坯件62的齒64在其直接與夾緊機構42相鄰的端面側面處具有突起66。該突起66接合到夾緊機構齒70的凹處68中。通過所述突起66接合到凹處68中能夠確保能夠重複地定位工件與夾緊機構。在圖6c中示出了所述突起66具有橢圓形的形狀。

圖7a示出了裝置36，其中多個齒輪坯件72軸向排列並且夾緊在夾緊機構42中。齒輪坯件72的、沒有直接與夾緊機構42的壓緊環44、46相鄰布置的相應的端面側面布置在夾緊元件74處。在圖7a中，所述夾緊元件74具有不同的寬度。此外，在圖7a中示出，所述夾緊機構42的壓緊環44、46例如藉助於螺母76和78夾緊齒輪坯件72和夾緊元件74。然而也可以代替螺母使用其它的張緊構件，其實現了齒輪坯件72的與壓緊環44、46的張緊。所述夾緊元件74具有與齒輪坯件72相同的齒部幾何結構。此外，所述夾緊元件74能夠在端面側具有至少一個環形凸肩、凹處或突起，用以與齒輪坯件72形成了齒輪坯件72的與相應的夾緊元件74的能夠重複的定位。

圖7b示出了裝置36的另一實施方式，其中多個齒輪坯件80和82夾緊在夾緊機構42中。齒輪坯件80、82的、沒有直接與夾緊機構42的壓緊環44、46相鄰布置的相應的端面側面布置在夾緊元件74處。被夾緊的齒輪坯件80和82在該實施例中具有不同的寬度。然而其也可以具有相同的寬度以及相同的大小。夾緊元件42的壓緊環44、46在該實施例中沒有藉助於螺母76、78夾緊所述夾緊元件74以及齒輪坯件80、82。

圖7c示出了裝置36的第三實施方式，其中多個齒輪坯件72被夾緊在夾緊機構42中。如在圖7a中那樣，在齒輪坯件72的、沒有直接與夾緊機構42的壓緊環44、46相鄰布置的相應的端面側面之間布置有夾緊元件74。所述齒輪坯件72具有相同的寬度並且夾緊元件42的壓緊環44、46在該實施例中沒有藉助於螺母76、78夾緊所述夾緊元件74和齒輪坯件72。

圖8示出了裝置36的另一實施方式，其中在所述夾緊機構42的壓緊環44、46之間布置有兩個齒輪坯件84。齒輪坯件84的、沒有直接與夾緊機構42的壓緊環44、46相鄰布置的相應的端面側面相對布置。

圖9示出了齒輪86的示意性側視圖。在齒輪坯件被壓縮之後，如果需要的話，能夠藉助於機械加工來添加凸出部88。該機械加工例如可以包括銑削、磨削和/或車削。