用於在工件上無屑地軸向成型地製造內齒的裝置和方法
2023-10-10 03:01:14 1
專利名稱：用於在工件上無屑地軸向成型地製造內齒的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在工件上、尤其在空心軸上，通過芯軸無切削或無屑地、尤其軸向成型地形成內齒的裝置，其中，所述芯軸具有進行成型的第一制齒型面。此外，本發明還涉及一種藉助待成型的工件和具有進行成型的第一制齒型面的芯軸之間的相對運動，用於在工件上無屑地形成內齒的方法，其中，所述工件和/或所述芯軸尤其進行軸向位移，並且其中，尤其藉助前述裝置通過對所述工件的內壁區域的成型加工而形成所述內齒。
背景技術：
在現有技術中，已知各種用於無屑地製造型材、尤其輪齒的裝置和/或方法。在工件上，例如在軸上設置的齒部例如用於汽車傳動系中的扭矩傳遞，其中這種具有外齒的軸可插入具有相應內齒的空心軸中用於構成部分動力系統。這種軸屬於量產部件，其中第一軸的外齒可嚙合或插入第二軸的內齒，以便在兩軸間實現扭矩傳遞。軸的相互插接，在此例如將實心軸插入空心軸是耗費時間的工作步驟，因為具有外齒的軸必須與空心軸的內齒準確地對齊定向，否則無法實現兩軸的連接。因此，如果第一軸的外齒與第二軸的內齒在連接時出現旋轉角錯位，就無法完成連接並且兩部件中的一個必須一直旋轉，直到旋轉角錯位儘可能地降為零，才能實現連接。在兩個部件的齒部的整個長度上減小齒寬以便在接合時提供間隙，為此還沒有個令人滿意的解決方案，因為這樣會在出現交變負荷時產生噪音並導致明顯的磨損問題。因此，例如可以至少在兩個部件中的一個部件上減小在嚙合齒部中的齒的導入區域上的齒寬，在此相應的齒在導入區域上被設計為延伸變尖的形狀，也就是嚙合的每個齒部的齒面間至少在導入區域有相應傾角，從而實現兩個部件的更簡易的接合。為了在工件上製造內齒，在現有技術中已知各種裝置和/或方法。DE102009045137A1描述了一種裝置及方法，其中對工件的內齒正面用圓錐銑刀進行削切加工，其中圓錐銑刀的轉軸與齒部的縱軸平行安置，並且圓錐銑刀以一定圓周角沿圓形軌道被引導直至達起初始的圓周位置。DE19750184A1描述了一種裝置及方法，藉助該裝置和方法通過對材料進行塑性冷壓加工，實現旋轉對稱的空心形狀的內型材。該成型工具具有不同組件，除此以外還有一個成型芯軸，其中只在成型芯軸、加工圓錐和圓柱軸環之間實現空腔形狀內的塑性成型。DE102007018184A1及EP1005932A1示出一種在空心圓柱體上製造內型材、尤其內齒的較複雜的裝置和/或方法，其中，原則上通過數控旋轉鍛造製造工件的內齒並且成型過程需要多個步驟。例如DE10054399A1也示出一種製造內型材的較複雜的裝置及方法。
發明內容
由已知的現有技術出發，本發明所要解決的技術問題是如此設計和改進一種裝置及方法，從而避免通過另外獨立的工具為了形成延伸變尖的齒，而對已製造出的齒部進行耗費較大的加工，尤其是以此縮減與之相關的成本花銷。
所述技術問題通過一種裝置得以解決，其中所述芯軸具有與所述進行成型的第一制齒型面間隔設置的進行成型的第二制齒型面，其中，所述第二制齒型面具有側面，所述側面之間具有逐漸變窄的間距，並且其中，在所述工件上通過第一制齒型面所形成的側齒面是可變形的，即藉助所述第二制齒型面可以至少部分地減小由第一制齒型面製造出的工件的齒部的寬度。另外，所述技術問題還通過一種方法得以解決，所述方法具有如下步驟:a)所述工件和/或所述芯軸如此位移和/或移動，通過所述第一制齒型面製造出的工件的齒部的側齒面進入與所述第一制齒型面相間隔的第二制齒型面的側面的逐漸變窄的間隙內， b)所述工件和/或所述芯軸如此位移和/或移動，位於逐漸變窄的間隙內的工件的齒部的齒面，相對於所述第二制齒型面移動預定的距離，用於對工件的齒面實現至少部分側向逐漸變窄的成型，和c)所述芯軸從所述工件內移出，所述工件具有已基本完成成型加工的內齒。本發明以此原則為基礎，設置有芯軸，其一方面具有進行成型的第一制齒型面，另一方面附加還具有進行成型的第二制齒型面。在此，兩個制齒型面如此安置和設計在芯軸上，使得例如芯軸向工件內、尤其空心軸內移動時沿芯軸的給進方向，芯軸的第一制齒型面首先在空心軸的內壁上製造出齒部，隨後當芯軸向同一方向繼續移動一段確定距離時，藉助芯軸的第二制齒型面對已部分製造出的內齒的已由第一制齒型面形成的齒部，進行至少部分逐漸變窄的成型加工，尤其是延伸變尖的成型加工。為此，第一制齒型面與第二制齒型面間有一定距離，其中芯軸向工件內，在此向空心軸內移入一段確定的距離，由此使內齒在導入區域具有延伸變尖的齒部。通過工件向芯軸的相對運動，尤其是通過芯軸朝工件的進給方向，第二制齒型面接觸到工件內壁上已通過第一制齒型面形成的齒部，也就是說，第一制齒型面因此首先作為第一個進入空心軸的制齒型面，並且第二制齒型面作為繼第一制齒型面進入空心軸的第二個制齒型面。以這種方式優選在一個工序和一個加工步驟中，尤其是只通過進給方向，塑性成型出工件的齒部的延伸變尖的齒面，而不需要在此通過另外附加的切削或無屑的成型加工方式對已製造出的工件的內齒進行另外的加工。由此，只通過一次軸向位移(一個來回)便製造出內齒和側向逐漸變窄的齒面。這樣縮減了勞動和成本消耗，即避免了前述的缺點並獲得相應優點。在所述裝置的改進方案中規定，第二制齒型面的側面被設計為相應相鄰的成型的齒面側向彼此變窄，尤其是在芯軸的徑向圓周方向上的成型齒，沿軸向觀察彼此間具有逐漸變窄的間距。因此，通過按照本發明的裝置及方法可以製造出具有內齒的相應設計的工件、尤其是在一個工序內以極為簡單的方式方法製造具有內齒的空心軸。這種內齒具有導入區域，該導入區域具有延伸變尖的齒部，使得在相應的軸接合時以及在旋轉角錯位時不再出現前述技術問題。
存在大量以有利的方式方法設計和改進按照本發明的裝置及方法的可能性。為此首先按照獨立權利要求的指示進行。以下根據對附圖的說明進一步描述本發明的優選實施方式及基本原則。在附圖中:圖1示出裝置的組件的局部示意圖，即芯軸和在此作為工件的空心軸的側面圖，未示出裝置的相應的夾緊組件和/或進給部件，其中芯軸表示為即將進入空心軸；圖2示出類似圖1的側視示意圖，其中芯軸已經進入空心軸一段確定的距離，該側視圖具有芯軸局部附加的剖面區域；圖3示出圖1和圖2所示芯軸的不含夾緊件和/或進給件的側視示意圖。
具體實施例方式圖1至3至少部分示出在此為單獨示出的用於在工件I上無屑地軸向成型地形成內齒2的裝置的主要組件。在此，所述工件I尤其是在所示實施例中的具有開口 Ib的空心軸la。在圖1至3中還較好地示出，藉助芯軸3在工件I或空心軸Ia上製造出內齒2。此外，芯軸3具有附帶凹槽4a和齒部4b的進行成型的第一制齒型面。此外，如圖1至3所明確的，藉助此處未單獨示出的裝置的組件或者在實施用於在工件I上形成內齒2的相應方法時，在待成型的工件I和芯軸3之間實現相對運動。也就是說，工件I和/或芯軸3尤其實現軸向移動，其中通過工件內壁區域的變形、尤其通過塑性成型或冷壓成型製造內齒。芯軸3具有與進行成型的第一制齒型面4相間隔的附加的進行成型的第二制齒型面5，由此在所述裝置上避免了前述缺點，其中第二制齒型面5具有彼此間距逐漸變窄的側面6和7，並且其中，在工件I上通過第一制齒型面4形成的工件I的齒部的側齒面是可變形的，即藉助第二制齒型面5至少可部分減小由第一制齒型面4製造的齒寬。圖1和2所示裝置的部件，尤其是被夾緊的和/或相應安置的芯軸3和被夾緊的工件I相應發生移動並且按照本發明的方法尤其以下述步驟進行:首先，工件I和芯軸3如此發生相對位移和/或移動，如圖1和2所示，芯軸3通過其起始部分進入空心軸Ia的開口 lb。接著，工件I和芯軸3之間發生相對運動。此時，通過芯軸3的第一制齒型面4在工件I的內壁區域製造齒部，即通過冷壓成型工藝和芯軸3在工件I內的移動實現。根據相應的使用情況，也可以考慮工件I向芯軸3的反向滑移運動以及工件I和芯軸3彼此相向移動/滑動。在隨後的工件I和/或芯軸3的另外的位移和/或移動中，由第一制齒型面4所製造的工件I的齒部的側齒面與芯軸3的第二制齒型面5嚙合或接觸。芯軸3的第二制齒型面5至少具有側面6、7，其中從第一制齒型面4向第二制齒型面5觀察，側面6、7的間隙相互變窄，若從第二制齒型面5向第一制齒型面4觀察則變寬。隨後，由第一制齒型面4製造的工件I的齒部的起始部分(隨後的導入區域)進入側面6、7的相互變窄的間隙內。接著，工件I和/或芯軸3如此發生位移和/或移動，位於逐漸變窄的間隙內的工件I的齒部的齒面，相對於第二制齒型面5移動一段預定距離，用於將工件I的齒部的齒面加工成至少部分側向逐漸變窄。在此，工件I的齒部寬度至少部分減小，由此形成具有延伸成尖部的齒部的導入區域。完成後，芯軸3移出工件1，同時基本製成或產生已成型的內齒2。該內齒2在空心軸Ia的開口 Ib區域具有相應延伸成尖部的成型齒部。由此在無需較大耗費和成本的情況下在一個工序或工作步驟中製成內齒2，其中，空心軸Ia藉助所產生的內齒2可輕鬆地與具有相對應外齒的軸相連接，即便所要連接的軸在接合時應具有相互的旋轉角錯位。在有利的實施方式中，第二制齒型面5具有向第一制齒型面4延伸的帶有成型齒5a的進入區域，其中，相鄰的成型齒5a分別具有或形成間距變窄的側面6、7，由此可以對由第一制齒型面4製造的工件I的齒部進行成型加工並且製造齒部的導入區域。成型齒5a之間設置有凹槽5b。為了製造具有相應延伸變尖的齒部的內齒2，第二制齒型面5向第一制齒型面4尤其如此對齊地定向，使得當工件I和芯軸3之間發生相對移動時，由第一制齒型面4製造的工件I的齒部可以進入成型齒5a之間的進入區域。根據圖1和2可以考慮及設想的是，在相應裝置中芯軸3被固定夾緊或安置，並且工件I雖然被固定夾緊，但可移動，也就是說，工件I可以向著芯軸移動。可選的是，工件I被固定夾緊而芯軸3可移動，也就是說，芯軸3可以向著工件I移動。還可以考慮的是，兩個部件即工件I和芯軸3分別被固定夾緊或安置，但是兩者能相向移動。這取決於所述裝置的相應的特定設計和此處所使用的夾緊部件和/或可實現的運動器件，即進給裝置及進給部件。如圖3清晰所示，在芯軸3的第一和第二制齒型面4和5之間設置直徑減小的區域。另外，芯軸3具有用於通過和運輸潤滑劑的鑽孔8及排出口 9。在此，鑽孔8設計用於運輸潤滑劑和/或排出口 9用於排出潤滑劑，尤其沿徑向。重要的是，當芯軸3進入工件1，即進入空心軸Ia的開口 Ib內時，可藉助相應的鑽孔8和/或排出口 9將潤滑劑輸送到工件I的內壁和芯軸3的外側之間的區域內。通過按照本發明的裝置及方法，可形成具有向著開口 Ib方向延伸變尖的齒部的內齒2，其中，只要完成一步操作流程，即必須沿工件I和芯軸3之間的方向實現一次相對運動，以便使內齒2的齒面側向逐漸變窄。在此，通過在工件I和/或芯軸3之間相對移動一段確定的距離，之後藉助芯軸3的第二制齒型面5對工件I的齒部的齒面進行側向逐漸變窄的成型加工。優選地，當工件I和/或芯軸3移動時，向工件I的內壁塗潤滑劑。在製成內齒2後，即工件I或芯軸3軸向位移至圖2所示的最終位置後，芯軸3可以再從工件1，此處的空心軸Ia中移出，並由此以簡單的方式方法製造出上述內齒2。附圖標記列表I 工件Ia 空心軸Ib 開口2 內齒3 芯軸4 第一制齒型面4a 凹槽4b 齒部5 第二制齒型面齒 口型槽面面孔出成凹側側鑽排
a b
55 6 7 8 9
1-1 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1
67 8 9 0 14 4 4 4 5 5
Oooooo
000000
1_I I_I I_I I_I I_I I_I
權利要求
1.一種用於在工件(I)上、尤其在空心軸(Ia)上，通過芯軸(3)無屑地、尤其軸向成型地形成內齒(2)的裝置，其中，所述芯軸(3)具有進行成型的第一制齒型面(4)，其特徵在於，所述芯軸(3)具有與所述進行成型的第一制齒型面(4)間隔設置的進行成型的第二制齒型面(5)，其中，所述第二制齒型面(5)具有側面出、7)，所述側面出、7)間具有逐漸變窄的間距，並且其中，在所述工件(I)上通過所述第一制齒型面(4)所形成的側齒面是可變形的，即藉助所述第二制齒型面(5)可以至少部分地減小由所述第一制齒型面(4)製造出的所述工件(I)的齒部的寬度。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特徵在於，由所述第一制齒型面(4)製造出的齒部的側齒面藉助所述第二制齒型面(5)可構造成延伸變尖的形狀。
3.按照權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，所述第二制齒型面(5)被設計或設置為以確定的距離與所述第一制齒型面(4)相間隔。
4.按照前述權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，所述第二制齒型面(5)在相鄰的成型齒(5a)之間具有向著所述第一制齒型面(4)的方向延伸的進入區域，其中，所述成型齒(5a)分別具有側向逐漸變窄的側面(6、7)。
5.按照前述權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，所述第二制齒型面(5)相對於所述第一制齒型面(4)如此對齊地定向，使得由所述第一制齒型面(4)製造出的所述工件(I)的齒部分別進入所述相鄰成型齒(5a)間的進入區域內，所述相鄰成型齒(5a)的側面(6、7)之間的間距彼此逐漸變窄。
6.按照前述權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，所述芯軸(3)被固定夾緊和/或安置並且所述工件(I)被可移動地夾緊，或者所述工件(I)被固定夾緊或安置並且所述芯軸(3)是可移動的，或者所述工件(I)和所述芯軸(3)分別被固定夾緊並且兩者都是可移動的。
7.按照前述權利要求 之一所述的裝置，其特徵在於，所述芯軸(3)具有用於通過和/或輸送潤滑劑的鑽孔(8)和/或排出口(9)，其中，藉助所述相應的鑽孔(8)可將潤滑劑輸送至所述工件(I)的內壁和所述芯軸(3)的外部之間的區域內。
8.按照前述權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，在所述芯軸(3)的第一和第二制齒型面(4、5)之間設置具有直徑縮小的區域，在該區域內沿徑向設計有用於輸送潤滑劑的所述鑽孔⑶和/或所述排出口(9)。
9.一種用於在工件(I)上無屑地形成內齒(2)的方法，該方法藉助待成型的工件(I)和具有進行成型的第一制齒型面(4)的芯軸(3)之間的相對運動而實現，其中，所述工件(I)和/或所述芯軸(3)尤其進行軸向位移，並且其中，尤其藉助如權利要求1至8之一所述的裝置，通過對所述工件(I)的內壁區域的成型加工而形成所述內齒(2)，其特徵在於以下步驟: a)所述工件(I)和/或所述芯軸(3)如此位移和/或移動，使得通過所述第一制齒型面(4)製造出的所述工件(I)的齒部的側齒面進入與所述第一制齒型面(4)相間隔的第二制齒型面(5)的側面(6、7)的逐漸變窄的間隙內， b)所述工件(I)和/或所述芯軸(3)如此位移和/或移動，使得位於逐漸變窄的間隙內的所述工件(I)的齒部的齒面，相對於所述第二制齒型面(5)移動預定的距離，用於對所述工件(I)的齒面實現至少部分側向逐漸變窄的成型，和c)所述芯軸(3)從所述工件⑴內移出，所述工件⑴具有已基本完成成型加工的內齒⑵。
10.按照權利要求9所述的裝置，其特徵在於，僅藉助一次沿移動方向的軸向位移，尤其在一道工序內製出所述內齒(2)和造成所述內齒(2)齒面的側向逐漸變窄。
11.按照權利要求8或9所述的裝置，其特徵在於，藉助所述工件(I)和所述芯軸(3)之間相對移動一段規定的距離，通過所述芯軸(3)的第二制齒型面(5)實現所述工件(I)的齒面的側向逐漸變窄的成型。
12.按照前述權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，既在所述工件(I)和/或所述芯軸(3)沿移動方向移動又在所述工件(I)和/或所述芯軸(3)反向於移動方向移動時，在所述工件(I)的內壁上塗覆潤滑 劑。
全文摘要
本發明涉及一種用於在工件(1)上、尤其在空心軸(1a)上，通過芯軸(3)無屑地、尤其軸向成型地形成內齒(2)的裝置，其中芯軸(3)具有進行成型的第一制齒型面(4)。芯軸(3)具有與進行成型的第一制齒型面(4)間隔設置的進行成型的第二制齒型面(5)，其中，第二制齒型面(5)具有側面(6、7)，所述側面(6、7)具有逐漸變窄的間距，並且其中，在工件(1)上通過第一制齒型面(4)所形成的側齒面是可變形的，即藉助第二制齒型面(5)可以至少部分地減小由第一制齒型面(4)製造出的工件(1)的齒部的寬度，由此減少了工作和成本耗費。
文檔編號B21K1/06GK103170574SQ20121059932
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月24日 優先權日2011年12月22日
發明者S·魯施, M·雅布隆斯基, E·皮謝爾, J·施沃爾 申請人:大眾汽車有限公司