用于加工功能部件的方法
【专利说明】用于加工功能部件的方法
[0001]本发明涉及用于加工功能部件的方法，该功能部件沿纵向延伸，并且具有围绕功能部件的纵向中心轴沿纵向延伸的侧表面，并且具有在轴向的自由端限定功能部件边界的端面。此外，本发明涉及一种组件，该组件包括功能部件或者由所述功能部件作为整体形成，功能部件沿纵向延伸，并且具有围绕功能部件的纵向中心轴沿纵向延伸的侧表面，并且具有在轴向的自由端处限定功能部件边界的端面。
[0002]在许多功能部件的例子中，例如特别是万向节的轴颈十字架(=十字叉)的轴承轴颈或正齿齿轮，存在以下的一般性问题，即想要获得这样的功能廓形，该功能廓形就总体尺寸而言通过尽可能简单的制造工艺被做得相对于轴向尽可能长。例如，在正齿齿轮的例子中，在正齿齿轮的轴向延伸度部分(=功能部分)之上的齿结构(其上具有至少基本上想要的尺寸和形状的齿)形成了这样的功能廓形。在轴承轴颈的例子中，轴承轴颈在其轴向延伸度部分(=功能部分)之上的侧表面(其中侧表面是至少基本上柱体的方式形成的)是功能廓形。
[0003]此外，功能廓形想要在其轴向延伸度上具有高尺寸精度，特别是对于功能廓形的至少一个特征元件距离纵向中心轴的距离在功能廓形的轴向延伸度上尽可能保持恒定。轴承轴颈想要在它们轴向延伸度的功能部分上具有尽可能是柱体的形状，也就是说轴承轴颈的侧表面想要至少在轴承轴颈的轴向延伸度的区域上尽可能对应于一个柱体的壳，特别是圆柱体的壳，以便形成用于滚动体(特别是滚针)的良好运行表面。为了实现良好的齿啮合(这也能传递高负载)，在正齿齿轮的例子中，轮廓基准线(即沿该线齿厚度等于间隙宽度的线)距离纵向中心轴的距离应当在齿结构的轴向延伸度上尽可能地恒定。
[0004]正齿齿轮也被称为正齿轮或圆柱齿轮。在1987年3月的标准DIN 3960中，描述了形成前文提到的功能部件类型的正齿齿轮。术语“轮廓基准线”被定义用于正齿齿轮，如1986年2月的DIN 867的子款3.2和图1所特别公开的那样。如所提到的，齿结构形成了在正齿齿轮的功能部分之上延伸的功能廓形。功能部分这里可以包括正齿齿轮的轴向延伸度的部分或者在正齿齿轮的整个轴向延伸度上延伸。在直齿正齿齿轮的例子中，想要齿顶平行于纵向中心轴延伸，而在螺旋齿正齿齿轮的例子中，它们相对于所述轴形成非O度的夹角，每种情形下到纵向中心轴的距离希望保持恒定。
[0005]正齿齿轮常规地通过冷挤压法制造。通过冷挤压法制造正齿齿轮例如在EP O 560010 Al中有公开。两个模子(=半模)具有对齐的沟道，对齐的沟道以成直角的方式延伸到模子之间的分离面，并且其中插入坯料。挤压冲头沿着沟道移动从两侧挤压柱体坯料，从而发生坯料的材料流动进入模子沟道中的径向间隙中。形成齿的材料流动因此相对于挤压冲头移动的方向在横向发生。冷挤压法，特别是横向挤压同样被常规用于制造具有轴承轴颈的轴颈十字架(=十字叉)，轴承轴颈的纵向中心轴位于平面内，并且后续轴承轴颈的纵向中心轴分别彼此成直角或三脚架状，即三个轴承轴颈位于一个平面并且轴颈的纵向中心轴分别彼此呈120°的夹角。例如DE 2819167 Al公开了通过冷挤压法特别是横向挤压法来制造轴颈十字架的方法。两个模子(=半模)依次具有对齐的沟道，沟道以成直角的方式延伸到模子之间的分离面，沟道为柱体的形状，并且其中插入坯料。挤压冲头沿着沟道移动从两侧挤压柱体坯料，从而发生坯料的材料流动进入模子中的间隙中，该间隙毗连分离面区域内的柱体沟道，并且具有要形成的轴颈的形状。形成轴颈的材料流动因此相对于挤压冲头移动的方向在横向发生。这里，轴承轴颈形成轴颈十字架的功能部件。
[0006]在通过冷挤压法制造前文描述的具有功能廓形的功能部件类型中，功能部件位于侧表面到端面的过渡区的外表面区域和/或至少部分端面是由功能部件自由端处的自由形成表面形成的。换句话说，在自由形成表面的区域中，功能部件的材料在挤压期间没有到达挤压工具的壁上，该壁指的是模子的壁或挤压冲头的壁。这种自由形成表面形成了功能部件向外的凸高部。通常，该自由形成表面和功能廓形之间的过渡区限定了功能部件的功能部分的边界。
[0007]为了改善正齿齿轮的功能部分的长度，EP O 560 010 Al提出了复杂加工技术与运动。为改善功能廓形的尺寸稳定性，现有技术已知多种用于再加工组件的方法。例如，为此目的可以进行打磨操作或者其他加工方法。然而加工操作存在不足，因为它们耗时且耗费成本，因此应尽可能避免此类加工操作。从EP 0891825 BI已知对于轴承轴颈的例子，例如特别是三脚架形状，在挤压之后执行滚动操作用于后续处理。如果需要，绕轴承轴颈的沟槽可以在该滚动操作同时被弓I入到轴承轴颈的侧表面中。
[0008]本发明的目的是提供一种具有改进的功能廓形成形的功能部件，本发明意在以简单的方式制造功能部件。
[0009]根据本发明，这是通过一种具有权利要求1的技术特征用于加工功能部件的方法实现的，或者通过具有权利要求11的技术特征包括功能部件或者完全由该功能部件形成的组件实现的。本发明的有利噶进在从属权利要求中进行了描述。
[0010]在根据本发明的方法例子中，可以沿功能部件的纵向移动的冲头被按压抵靠功能部件的端面，而功能部件至少在毗连其自由端的纵向延伸度的一部分之上最初位于工具的腔体内。该腔体在径向上相对于功能部件的纵向中心轴由壁表面限定，该壁表面围绕功能部件的侧表面，并且至少部分地抵靠侧表面。在此状态下，该工具在拉出行程期间从功能部件在功能部件的自由端上被拉出，同时冲头保持压靠功能部件的端面，至少在工具的拉出行程的部分行程期间是压靠状态。从而在工具的拉出期间，工具引起了功能部件的材料流动。该材料流动可以实现对功能部件功能廓形的改进。进而可以实现功能廓形的轴向延伸度被增加以及/或者功能廓形在其轴向延伸度上的尺寸稳定性改善，特别是相对于以下事实来说，即功能廓形的特征变量的值在功能廓形的轴向延伸度上保持恒定。
[0011]用来改进功能组件的功能廓形的该工艺步骤可以被称作校准步骤。
[0012]例如，根据本发明形成的功能部件可以是正齿齿轮或轴承轴颈，特别是轴颈十字架。在正齿齿轮的情况下，正齿齿轮的部分轴向延伸度上的齿结构形成功能廓形，其中在正齿齿轮的轴向延伸度上该齿结构的轮廓基准线具有到纵向中心轴基本恒定的距离。基本恒定这里指的是轮廓基准线到纵向中心轴的距离变化小于3%，优选地小于1%。在轴承轴颈的例子中，轴承轴颈在轴承轴颈的部分轴向延伸度之上的侧表面形成功能廓形，其中在轴承轴颈轴向延伸度之上该侧表面被成形为至少基本是柱体。基本柱体这里指的是侧表面的直径变化小于3 %，优选小于I %。
[0013]其上存在功能廓形的功能部件轴向延伸度的一部分在这里被称为功能部件的功能部分。
[0014]对于功能部件是正齿齿轮的例子，通过根据本发明的方法，可以实现功能部分长度的增加，该功能部分指的是其上轮廓基准线到纵向中心轴具有基本恒定距离的齿结构的轴向延伸度的区域，以及/或者可以实现功能部分轴向延伸度上轮廓基准线到纵向中心轴的距离变化的降低。
[0015]对于功能部件是轴承轴颈的例子，通过根据本发明的方法，可以实现功能部分长度的增加，该功能部分指的是侧表面的基本柱体形式的区域，以及/或者可以实现功能部分的轴向延伸度上侧表面的柱体特别是圆柱体形状的偏差的降低。
[0016]在轴承轴颈的功能部分的轴向延伸度上，可以设计轴承元件的互动部分，特别是滚动体。
[0017]在工具的拉出期间冲头保持压靠功能部件端面的那部分行程优选占工具整体拉出行程的至少70%，更优为至少90%。整体拉出行程从工具的起始位置开始到功能部件的自由端离开工具腔体的点为止，也就是说工具壁表面和功能部件的侧表面的轴向重叠结束为止。冲头保持压靠功能部件的端面的行程小于100%的拉出行程是有利的。从而冲头对功能部件端面的按压力最迟在工具完全拉出之前不久结束。
[0018]通过在工具拉出期间引起的材料流动可以有利地实现功能部分中侧表面的平滑。
[0019]在拉出行程中工具拉出之前执行的方法步骤中，功能部件优选地通过至少一个冷挤压冲头在包括模子的挤压工具中进行冷挤压。在本发明的第一配置变化形式中，功能部件在挤压之后从挤压工具移出，进而具有限定腔体的壁表面的校准工具沿功能部件的纵向被推到功能部件之上。之后发生冲头对功能部件端面的按压，本例中的冲头是伸入校准工具腔体的再加工冲头。伸入腔体的再加工冲头有利地以下述方式安装，即其可以被校准工具移位。校准工具优选采用套筒的形式，并且因而也可被称作再加工套筒。
[0020]在本发明的第二配置变化形式中，经冷挤压的功能部件在挤压之后仍旧在挤压工具中。挤压工具的模子之一或两个模子一起具有由壁表面限定的腔体，所述壁表面至少部分抵靠功能部件的侧表面。挤压工具自身随后形成具有该腔体的工具，其随后被从功能部件拉出。在拉出行程的至少部分行程期间保持按压抵靠功能部件端面的冲头在本例中可以是冷挤压冲头之一，或者是除所述至少一个冷挤压冲头之外提供的伸入挤压工具腔体的再加工冲头。在第一种情形中，功能部件沿与所述至少一个冷挤压冲头移动的方向平行的纵向延伸。在第二种情形中，功能部件沿与纵向成非O角度的方向延伸，特别地沿与纵向成90°的方向延伸。
[0021]相应地，在功能部件的自由端处拉出用于执行校准步骤的工具在第一配置变化形式中是校准工具，而在第二配置变化形式中代表挤压工具。
[0022]至少在工具的拉出行程的部分行程期间冷挤压冲头或再加工冲头按压功能部件端面的力在工具的拉出期间可以保持恒定或者变化。在这方面，如果在工具拉出期间按压力逐渐减小，特别是以可控的方式均匀地减小的话，这是特别有利的。
[0023]在本发明的优选实施例中，前面提到的再加工冲头(其中在前述第一配置变化形式中伸入独立于挤压工具的校准工具的腔体中，并且在前述第二配置变化形式中伸入挤压工具的墙体中)在独立的校准工具或挤压工具从功能部件拉出之前，被强力按压抵靠在功能部件的端面上，从而引起功能部件的塑性变形，伴随着功能部件的材料流动。功能部件的塑性变形进而引起挤压的效果，即功能部件的整体长度减小。功能部件整体长度