Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Bauteils

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von rotationssymmetrischen Bauteilen im Wege des Walzens. Zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Bauteils mit einem Profil ohne Schrägen aus einem Rohling (1) wird mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, zunächst in einem ersten Schritt einen ringförmigen Rohling (1) mittels Walzen zwischen einer ersten inneren Walze (3) und einer ersten äußeren Walze (2) Durchmesser vergrößernd zu einem Ringprofilteil (4) umzuformen, bis das radiale Wachstum durch Anlage des Ringprofilteiles (4) an wenigstens einer weiteren äußeren Walze begrenzt wird. In einem zweiten Schritt wird das Ringprofilteil zwischen einer zweiten inneren Walze (5) und zumindest einer der äußeren Walzen an seiner inneren und/oder äußeren Umfangsfläche profilgebend umgeformt.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Bauteils im Wege des Walzens. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Schiebemuffe für das Schaltgetriebe eines Kfz.

[0002] Es gibt zwei Arten des Ringwalzens: Zum Einen das radiale Ringwalzen und zum Anderen das Drückwalzen. Beim radialen Ringwalzen wird ein ringförmiger Rohling als Ausgangsprodukt zwischen einer rotierenden äußeren Walze und einem innen angeordneten Dorn bzw. einer inneren Walze umgeformt. Bei Verkleinerung des Spaltes zwischen dem Dorn bzw. der inneren Walze und der äußeren Walze ergibt sich ein tangentialer Materialfluss, der zu einem radialen Wachstum des Ringes führt. Ein relativ kostengünstig herzustellender Rohling wird somit durch das Walzen zu einem ringförmigen Bauteil mit großem Durchmesser umgeformt. Beim Ringwalzen kann die innere Umfangsfläche oder die äußere Umfangsfläche profiliert werden. Ebenso ist es möglich, die Profilgebung an beiden Umfangsflächen in Kombination durchzuführen. Hier besteht jedoch das Problem, den Rohling zwischen einer profilierten äußeren und einer profilierten inneren Walze mit der erforderlichen Genauigkeit zu positionieren und zu halten. Insbesondere beim Anfahren des Walzvorganges besteht die Gefahr, dass der Rohling in axialer Richtung relativ zu den Walzen wandert. Dementsprechend kann die Profilierung nicht oder nur mit unzureichender Genauigkeit an der gewünschten Stelle ausgeformt werden.

[0003] Beim Drückwalzen wird ein ringförmiger Rohling zwischen mehreren, an der äußeren Umfangsfläche angeordneten Walzen umgeformt. Hierbei ist es möglich, ein Außenprofil an dem Rohling auszuformen. Diese Profile lassen sich herstellen ohne die für das Ringwalzen typischen Schrägen. Mit anderen Worten sind beim Drückwalzen 90° Nuteinstiche möglich.

[0004] Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere einer Schiebemuffe für ein KFZ-Getriebe anzugeben, welches den Durchmesser des eingesetzten Rohlings vergrößert und gleichzeitig Profile ohne Schrägen (90° Einstiche) herzustellen vermag.

[0005] Zur Lösung der Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 angegeben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Anspruch 10 angegeben.

[0006] Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 für das Verfahren und 11 bis 14 für die Vorrichtung.

[0007] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst der ringförmige Rohling mittels Ringwalzen zwischen einer ersten inneren Walze und einer ersten äußeren Walze durchmesservergrößernd zu einem Ringprofilteil umgeformt. Dieses Ringprofilteil weist an seiner äußeren Umfangsfläche und/oder an seiner inneren Umfangsfläche eine Profilierung auf. Dieser erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird gestoppt, wenn das Ringprofilteil durch radiales Wachstum zur Anlage an wenigstens einer weiteren äußeren Walze kommt. Die eine oder mehrere weitere äußere Walze sowie die erste äußere Walze sind derart relativ zueinander angeordnet, dass die beim Walzen an dem Ringprofilteil anliegenden Abschnitte der einzelnen Walzen auf einer gemeinsamen Kreisbahn liegen. In einem zweiten Schritt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Ringprofilteil an seiner äußeren Umfangsfläche profilgebend durch zumindest eine derjenigen äußeren Walzen umgeformt, welche am Ende des ersten Schrittes das radiale Wachstum wirksam begrenzen. An seiner inneren Umfangsfläche wird das Ringprofilteil in dem zweiten Schritt gleichfalls profilgebend ohne radiales Wachstum umgeformt, so dass das Herstellen von Profilen ohne Schrägen (z.B. 90° Nuteinstich) möglich wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein fertiges rotationssymmetrisches Bauteil allein durch Walzen erzeugt werden, welches sowohl an seiner inneren Umfangsfläche als auch an seiner äußeren Umfangsfläche profiliert ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann daher das Bauteil in seiner Endkontur bei gleichzeitiger Verfestigung der durch Walzen, insbesondere Kaltzwalzen verformten inneren und äußeren Umfangsfläche hergestellt werden.

[0008] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Figur 1

einen Rohling vor dem ersten Verfahrensschritt;

Figur 2

ein Ringprofilteil, welches durch Umformen des in Figur 1 gezeigten Rohlings in dem ersten Verfahrensschritt hergestellt ist und;

Figur 3

eine durch weiteres Umformen des in Figur 2 gezeigten Ringprofilteils nach Beendigung des zweiten Schrittes hergestellte Schiebemuffe für ein Schaltgetriebe.

[0009] In Figur 1 ist ein Rohling 1 gezeigt, welcher zylindrische innere und äußere Umfangsflächen 1a, 1b aufweist. Mit Bezugsziffer 2 ist eine erste äußere Walze gekennzeichnet, mit Bezugsziffer 3 eine erste innere Walze. Während bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die erste innere Walze 3 ein Zylinderprofil hat, hat die erste äußere Walze 2 eine profilierte äußere Umfangsfläche mit einer nach innen zulaufenden Ausnehmung, die einen sich in axialer Richtung der Walze 2 erstreckenden Grund 2a hat, von dem ein Vorsprung 2b mit rechteckigem Querschnitt radial nach außen vorsteht. Der Vorsprung 2b verläuft mit seinen Außenflächen rechtwinklig bzw. parallel zu der Drehachse der ersten äußeren Walze 2.

[0010] Durch Ringwalzen zwischen der ersten äußeren Walze 2 und einer nicht dargestellten zweiten äußeren Walze wird der in Figur 1 gezeigte Rohling 1 zu einem in Figur 2 gezeigten Ringprofilteil 4 umgeformt. Dabei entspricht das Ringprofilteil 4 mit seiner Hüllfläche, welche die äußere Kontur des Ringprofilteils 4 enthält, der Kontur der an der äußeren Umfangsfläche der ersten äußeren Walze ausgebildeten Ausnehmung ohne den Vorsprung 2b. Das Ringprofilteil 4 hat eine sich nach außen öffnende, im Querschnitt sich in radialer Richtung vergrößernde Nut 4b, deren Nutengrund durch Anlage gegen die Stirnseite des Vorsprungs 2b beim Walzen geformt ist. Die nach außen sich verbreiternde Querschnittsgeometrie der Nut 4b ergibt sich aufgrund des Materialflusses beim Walzen. Das radial nach außen gedrückte Material ist nicht in der Lage, sich flächig an die Seitenflächen des Vorsprungs 2b zu legen. Vielmehr wird das Material des Rohlings 1 beim Ringwalzen radial nach außen verformt, kann aber nur sehr bedingt in axialer Richtung fließen.

[0011] Beim Ringwalzen des in Figur 1 gezeigten Rohlings 1 zu dem in Figur 2 gezeigten Ringprofilteil 4 liegen zunächst lediglich die erste äußere Walze 2 und die erste innere Walze 3 an den jeweiligen Umfangsflächen 1a, 1b des Rohlings 1 an. Beim Ringwalzen wächst der Rohling 1 radial nach außen, und zwar so weit, bis weitere, außerhalb des Rohlings 1 angeordnete, hier nicht dargestellte äußere Walzen an der äußeren Umfangsfläche des Ringprofilteils 4 zur Anlage gelangen. Am Ende des ersten Verfahrensschrittes ist das mittels Walzen herzustellende fertige Bauteil, hier eine Schiebemuffe 6 hinsichtlich seiner die Hüllfläche enthaltende Kontur festgelegt.

[0012] Am Ende des ersten Verfahrensschrittes kann - sofern es die Teilekontur erfordert - die erste innere Walze 3 gegen eine zweite innere profilierte Walze 5 ausgetauscht werden. In Figur 3 ist diese zweite innere Walze 5 profiliert dargestellt, d.h. weist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen ballig ausgebildeten Vorsprung 5a auf.

[0013] Diese zweite innere Walze 5 wird in dem zweiten Verfahrensschritt an die innere Umfangsfläche 4a des Ringprofilteils 4 gedrückt und kontinuierlich radial nach außen gefahren, um an der inneren Umfangsfläche 1a des Ringprofilteils 4 eine sich nach innen öffnende Nut 4c auszubilden. Da ein radiales Ringwachstum aufgrund der anliegenden äußeren Walzen nicht mehr möglich ist, fließt das hierbei durch die zweite innere Walze 5 verdrängte Material fließt in den zwischen der Nut 4b und dem Vorsprung 2b befindlichen Freiraum, bis die Kontur der Nut 4b derjenigen des Vorsprungs 2b entspricht. Am Ende des Umformvorgangs schließen die erste äußere Walze 2 und die zweite innere Walze 5 einen dem Querschnittsprofil der hergestellten Schiebemuffe entsprechenden Hohlraum ein.

[0014] In dem zweiten Schritt liegen mehrere, vorzugsweise drei in einem Winkel von jeweils 120° zueinander versetzt angeordnete äußere Walzen 2 an der äußeren Umfangsfläche des Ringprofilteils 4 an. Die Kontur der äußeren Umfangsfläche dieser Walzen ist vorzugsweise identisch. Die äußeren Walzen wirken kontinuierlich auf die äußere Kontur des Ringprofilteils 4 ein und verhindern so ein radiales Wachstum des Ringprofilteils. Die Hüllfläche des in Figur 2 gezeigten Ringprofilteils 4 ist damit identisch mit derjenigen der in Figur 3 dargestellten Schiebemuffe 6.

[0015] Schließlich wird die derart hergestellte Schiebemuffe 6 freigegeben, beispielsweise dadurch, dass eine der äußeren Walzen 2 aus ihrer Position gefahren wird, und aus der Vorrichtung entnommen.

[0016] In dem zweiten Verfahrensschritt kann ein eventuelles axial Fließen des Materials durch Anlaufscheiben oder feste, alternativ auch zustellbare Axialwalzen begrenzt werden. Diese Axialwalzen können bezogen auf den Umfang des Ringprofilteils 4 verteilt zwischen den jeweiligen äußeren Walzen 2 angeordnet sein.

Bezugszeichenliste

[0017] 

1

Rohling

2

erste äußere Walze

2a

Grund

2b

Vorsprung

3

erste innere Walze

4

Ringprofilteil

4b

Nut (außen)

4c

Nut (innen)

5

zweite innere Walze

6

Schiebemuffe

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere einer Schiebemuffe für ein KFZ-Getriebe, bei dem in einem ersten Schritt ein ringförmiger Rohling mittels Ringwalzen zwischen einer ersten inneren Walze und einer ersten äußeren Walze durchmesservergrößernd zu einem Ringprofilteil umgeformt wird, bis das radiale Wachstum durch Anlage des Ringprofilteils an wenigstens einer weiteren äußeren Walze begrenzt wird und bei dem in einem zweiten Schritt das Ringprofilteil zwischen einer zweiten inneren Walze und zumindest einer der äußeren Walzen an seiner inneren und/oder äußeren Umfangsfläche profilgebend umgeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Schritt das radiale Wachstum des Ringes durch die äußeren Walzen begrenzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Schritt die erste innere Walze als zweite innere Walze verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schritt eine Walze mit zylindrischer Walzfläche verwendet wird, um ein Ringprofilteil mit zylindrischer Innenfläche auszubilden.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Schritt die erste innere Walze gegen eine zweite innere Walze mit gegenüber der ersten inneren Walze geänderter Profilierung ausgetauscht wird.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schritt der Rohling an seiner äußeren Umfangsfläche profilgebend umgeformt wird.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Schritt das Ringprofilteil unter Beibehaltung der die Hüllfläche des Ringprofilteiles enthaltenden Außenkontur umgeformt wird.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche zur Herstellung einer Schiebemuffe eines Getriebes, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schritt eine sich zu der äußeren Umfangsfläche öffnende erste Nut ausgebildet wird und
dass in dem zweiten Schritt eine sich zu der inneren Umfangsfläche öffnende zweite Nut ausgeformt wird und dass durch das so verdrängte Volumen die erste Nut verkleinert wird.

9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schritt eine die erste Nut mit einem sich in radialer Richtung verbreiternden Querschnitt ausgeformt wird, welche in dem zweiten Schritt zu einer Nut mit sich im Wesentlichen rechtwinklig zu der Mittellängsachse des Ringprofilteils erstreckenden Seitenflächen umgeformt wird.

10. Vorrichtung zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Bauteils durch Umformen einer Rohlings, insbesondere einer Schiebemuffe für ein Getriebe, umfassend mehrere äußere profilierte Walzen und zwei innere Walzen, welche wahlweise auf der Innenseite des Bauteils gegenüberliegend einer äußeren Walze zur Einwirkung bringbar sind, wobei die erste innere Walze eine ebene und die zweite innere Walze eine profilierte Umfangsfläche hat.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren profilierten Walzen identisch ausgebildete Umfangsflächen aufweisen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der äußeren Walzen beweglich gelagert ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der äußeren Walzen, vorzugsweise eine ortsfest angeordnete Walze, angetrieben ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch, wenigstens eine auf die Stirnseite des Bauteils zustellbare Axialwalze und einer dieser Axialwalze zugeordneten Gegenwalze.

Zeichnung