专利名称：用于在薄壁的圆柱形空心件上制造内齿部和外齿部的方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的方法和一种按
照权利要求12的前序部分所述的装置。
背景技术：
薄壁圆柱形空心件的轴向成型的制造可以例如借助于冷轧法来实 现。这样已知多种方法，其中使成型辊子作为工具在一环形轨道上冲
齿的芯轴工具的应用在里面和外面产生要求的成型。不过由于成型辊 子的环形轨道造成在嵌入工件时产生圓弧形的纵向外形，其取决于轨 道直径的尺寸具有一较大的或较小的半径，但总是存在的。
该借助于成型辊子的冷成型法的一个缺点在于，在具有肩部的圆 柱形工件上的制齿不可能紧靠着该肩部实现。由于成型辊子的环形轨
道造成在工件上在成型部的末端与肩部之间留下一确定的部分，其不
可能#:加工。
发明内容
本发明的目的现在在于，找到一种方法和装置，其也允许直到紧 靠着肩部区域以一确定的成型几何形状精确地成型薄壁圆柱形空心 件。
按照本发明利用具有权利要求l的特征的方法达到该目的。由其
它的权利要求2至11的特征得出各优选的实施形式。
有利地在本发明用于圓柱形薄壁空心件的冷变形成型的方法中， 该空心件具有基本上平行于空心件的纵轴线延伸的成型部，其中径向 于空心件的纵轴线从外面使至少一个成型工具沖击式锤击地作用到空 心件上，同时使成型工具分别在一基本上垂直的方向振荡地作用到空 心件的表面上。此外成型工具在保持不变的径向进给深度下相对于空
心件轴向相对移动，直到达到要求的成型长度。
借此在一工序中可以完全产生成型部的全长，其中全部的成型工 作分成许多单步。由此每一单步可以保持较小的成型力。这导致产生 的成型部，不仅内成型部而且外成型部，的高精度，并且导致优越的 成型构成。特別是利用本发明的方法可以产生较小的成型半径，这与 相同的成型尺寸相比显著增大承载的侧面部分。此外同时成型工具由 于相对空心件的基本上垂直的振荡运动可以直到紧靠着一可能出现的 空心件的肩部定位并从而实现一直到紧靠着该肩部的成型部。也就是 说成型工具不实施沿轴向方向的运动，并从而不需要沿轴向方向在空 心件的加工区域内的自由的运动空间。
例如在轴向移动以前将成型工具径向于空心件的纵轴线一直进给 到一预定的进给深度。由于成型工具在实际的加工过程之前径向设置 在一远离空心件的位置，空心件可以以足够的自由空间设置于加工装 置中或者说连接于一工件夹具。
有利地在成型工具与空心件之间实施至少一次轴向移动的方向变来的相对初始位置。由此可以满足对成型部的精度和表面品质的4艮高 的要求。甚至于可设想空心件相对成型工具的多次轴向平行的来回移 动，以便达到要求的表面品质。
例如在轴向相对移动或运动结束以后分别径向从空心件的成型中 移出成型工具。由此可以简单地从加工装置中去掉完成成型的空心件 并装入一新的管形件。利用本发明的方法可以有利地制造一确定的成 型部，例如一具有确定的齿距的齿部。
例如成型工件的振荡的往复直线运动选择成大于成型工具在空心 件中的最大的径向插入深度。在这种情况下空心件有利地断续地与振 荡的往复直线运动同步地绕其轴线旋转，优选分别转过待制造的成型 部的分度间距。
有利地可以用超过每分钟1000次冲击、优选超过每分钟1500次 冲击操作成型工具。由此可以达到很高的生产率，这正好对于汽车工
业中的大量生产具有很大的优点。
此外为了加工将空心件安装在一成型的芯轴上，该芯轴相对于成 型工具沿纵轴线可移动地设置。借此按照成型规定，快速和特别精确 地制造空心件的外成型部和内成型部。
例如芯轴的成型部从其自由端一直延伸到一径向向外凸出的肩 部，并且安装一空心件，该空心件构成杯状的并且具有一边缘或肩部。 这样的空心件例如应用于变速器构造中，例如在自动变速器中用于传 递旋转和转扭。其中经常必须直到紧靠向外凸出的空心件边缘实现或 制造作为精确的内齿部或外齿部的成型部。
例如在第一方法步骤中使成型工具在芯轴的肩部的区域内或者说 在空心件的边缘的区域内径向作用并且在第二方法步骤中使芯轴轴向 移离成型工具。同时可以在机器中或移动成型工具或优选移动空心件， 以便在空心件与成型工具之间产生轴向相对运动。该运动有利地在一 这样的长度内实施，即直到成型工具不再作用到空心件上为止。该运 动称为拉拔的运动，因为成型工具在直到成型底面的切入过程以后实 际上相对于空心件拉拔地运动并从而产生成型部的全长。
例如使成型工具首先在空心件或芯轴的自由端的区域内径向进 给，并然后将芯轴或空心件相对成型工具向肩部或边缘那边轴向移动， 优选直到成型工具紧靠着芯轴的肩部或者说空心件的边缘起作用。当 然在这一点上在机器内也可以通过空心件的轴向移动实现成型工具与 空心件之间的相对运动。该运动称为冲击的运动，因为成型工具最初 向空心件的边缘那边形成和完成成型。其中例如可以将工具在自由端 外部进给到预定的进给深度并然后才使其作用到空心件上。
例如总是采用至少两个相互对置设置的成型工具，所述成型工具 优选在其径向进给和其振荡运动方面相互同步地驱动，借此可以确保 一最好的力分配及传入。
例如使成型工具相对于工件连续地或以不连续的可调的步骤径向 进给，直到达到空心件的最终的成型深度。
按照本发明还通过一种具有权利要求12的特征的装置达到该目的。
按照本发明由其他的权利要求13至15的特征得出装置的其他优 选的实施形式。
按照本发明为了实施本发明的方法，装置具有至少一个有效连接 于偏心轮传动装置的、用于一成型工具的工具夹具； 一相对于工具夹 具沿其纵轴线可移动地构成的芯轴或者说工件夹具，用于一空心件； 一驱动装置，用于芯轴或者说工件夹具绕其纵轴线的旋转；以及至少 一个构成为冲头的成型工具。其中冲头具有一工作成型部，其对应于 空心件外侧的待制造的成型部形状，其中工作成型部轴线或者说工作 表面与纵轴线成一锐角定位，例外地是一个区域，该区域具有径向到 空心件的表面的最短的间距，并且作为校准区域平行于纵轴线定位。 由此总是首先校准区域嵌入空心件的表面，因为该区域在冲头的加工 方向上离空心件的表面最近。在校准区域切入以后特别在空心件的拉 拔加工过程中冲头的其余的工作表面也切入表面内并且实施空心件的 一第一预变形。在第二方法步骤中，如果冲头在不变的径向进给下相 对于空心件轴向运动，则校准区域只还需要实施成型部的最终变形。
例如冲头的长度或工作成型部的长度长于空心件中待制造的成型 部的长度。借此例如在空心件的拉拔加工过程中业已在成型部的全长 上在径向进给中预成形成型部。
例如校准区域的长度只为冲头的全长或工作成型部的长度的一小 部分。该校准区域最后对于成型部的形成和精度是决定性的，因为在 径向进给的终端上只该校准区域仍与空心件接触。有利地冲头由一高 强度的材料制成或具有一相应的表面处理，并从而即使经过一较长的 制造时间也确保制成的成型部的高精度。
例如装置具有至少两个关于空心件的纵轴线相互对置设置的成型 工具，借此在空心件上确保一最好的力传入和分配，并且在装置本身 中也可最好地接纳和分配这些力。自然也可设想其它的设置，优选总 是对称地设置各个成型工具。
以下借助附图还要更详细地说明本发明的一个实施例。其中
图1简化示出一传统的冲击孔辊装置的原则性结构，包括在一环 形轨道上旋转的成型辊子；
图2简化示出一本发明的装置的原则性结构用以实施本发明的方
法；
图3示出在利用本发明的成型工具加工之前安装在芯轴上的杯形 空心件的纵剖面图4示出图3按本发明的方法的第一方法步骤的纵剖面图5示出图4的纵剖面的加工区域的横剖面图6示出在利用一成型工具的可替换的加工之前安装在芯轴上的 杯形空心件的纵剖面图；以及
图7—本发明的成型工具的侧视图。
具体实施例方式
图1简化示出一传统的冲击孔辊装置的原则性结构用于在一圆柱 形空心件1上制造内齿部和外齿。空心件l在这里构成为薄壁的杯， 其推到一成型的芯轴2上并且从外面借助于在一环形轨道K上设置的 各成型辊子3沖击式加工。各成型辊子3同时向空心件的轴线A进给， 直到在空心件1上达到要求的成型深度。由该图显而易见的是，空心 件1上的成型部4在正面上具有一个笔直的结尾，同时成型部末端以 与环形轨道K的形状相对应的半径结尾。如果现在成型部4必须构成 为直至紧靠着一从空心件1径向向外凸出的肩部上，则对此不能使用 该方法或该装置。
图2中现在也简化示出一装置的原则性结构用于按本发明加工圆 柱形的薄壁的空心件。在这里也使用一成型的芯轴2，在该芯轴上安 装待设有一成型部的空心件1。空心件1在这里现在具有一向外凸出 的肩部l'。现在拟从端面直至肩部构成成型部4。为此现在使用成型 工具5,其可以相对于空心件1的轴线A径向进给。成型工具5例如 借助于一偏心轮传动装置(为简要起见未示出)以一直线的振荡运动 精确地在轴线A上的径向上驱动。
图3中示出芯轴2与安装的空心件1的纵剖面图，其中成型工具 5处于初始位置以便加工空心件1的肩部l'。同时空心件1沿轴向方 向固定压向芯轴2。芯轴2有利地具有一齿部或纵向成型部，空心件l 在加工之前以其内面支承在所述齿部或纵向成型部上。此外芯轴2也 具有一肩部2'。
现在使成型工具5在第一方法步骤中以一冲击式锤击作用到空心 件1的表面上。与成型工具5的该振荡运动的同时，现在将成型工具 在第一方法步骤中径向向空心件l的轴线A—直进给至一事先确定的 或调好的深度，如从图4的纵剖面图中可看出的。在该第一方法步骤 的终点现在成型部在肩部l'的区域内成形，同时成型部向左向空心件 l的端边首先预成形，但仍未完成成形。
在第二方法步骤中通过空心件1相对于成型工具5的轴向相对运 动，其中在不变的进给深度下可以说从空心件1中拔出成型工具，现 在成型部4在其全长上被完成成形。图5中以横剖面示出成型工具5 在其确定的进给深度内位于空心件1中的最下面的加工位置或嵌入位 置内。在这里特别明显的是空心件1的在横截面上完成成形的成型部 4。
典型地可以使成型工具5以 一每分钟超过1000次冲击的冲击速度 操作，优选甚至于以超过每分钟1500次冲击操作。同时可以将成型工 具5例如在每一空心件整转时沿径向方向分别进给至少约O.lmm，直 到达到要求的成型深度。
图6中类似于图3示出一空心件1的纵向剖面图，其中在这里示 出成型工具5处于其另一用于加工的初始位置。成型工具5在轴向方 向上位于空心件1的端面之前，并且径向进给到预定的进给深度。为 了空心件1的实际的加工，现在使成型工具5轴向向空心件1的肩部 l'的方向推进直到达到要求的成型长度。同时空心件1有利地紧密地 贴紧芯轴2的端面，并且肩部l'相对芯轴2的肩部2'具有一小的间隙。 借此空心件1的材料在加工时向该肩部2'的方向扩展。对于专业人员 来说清楚的是，在装置本身中也可通过空心件1或芯轴2相对于成型工具5的移动实现该相对运动。
图7中还示出一成型工具5的侧视图，如其例如可用于本发明的 方法。成型工具5构成为冲头并且在其加工侧面6具有符合空心件1 的待制造的成型部4的横截面的形状，例如一梯形形状。加工侧面6 的下边缘7在这里相对于空心件的轴线A以一锐角cp设置。该角度按 照待制造的成型部4的形状和深度在0.5°与10°之间。
下边缘7在这里例如直线延伸，但也可以具一微小的弯曲。按图 7在成型工具5的右端构成一校准区域8。在该校准区域8的范围内下 边缘7平行于空心件1的轴线A定位并且成型区域6的外形对应于待 在空心件1外面上制造的成型部的横截面。区域7从校准区域8出发 成一角度或必要时成一弧形向成型工具5的对置端部延伸。该角度或 弧形符合待制造的成型部4的预成形区域的轮廓。已表明有利的是， 校准区域8的长度只相当于成型工具5的全长的一小部分。
空心件1或芯轴2的轴向进给有利地匹配于校准区域8的长度并 且在使用两个相互径向对置的成型工具5时在空心件1的一整转时最 大为该长度的两倍。
振荡运动的成型工具5的冲程确定成使其大于第一方法步骤的最 大的径向进给深度。借此成型工具5在每次冲程中到达空心件l表面 的轮廓外部。然后使空心件1或芯轴2以与成型部的振荡相同的频率 并且与该运动同步地优选断续地旋转。同时分别有利地精确地按成型 部的分度步骤实施该旋转运动，从而在空心件1的各邻接的成型部4 中总是实现成型工具5的连续的冲击式的作用。由此在空心件1的全 圆周上可以制造很精密的且形式相同的成型部。
通过上述的高的冲击数可以达到很高的生产率，这特别对于例如 在汽车工业中的大量生产具有很大的优点。
权利要求
1.用于对圆柱形的薄壁的空心件(1)冷变形成型的方法，该空心件具有基本上平行于空心件(1)的纵轴线(A)延伸的成型部，其中径向于空心件(1)的纵轴线(A)从外面使至少一个成型工具(5)冲击式锤击地作用到空心件(1)上；其特征在于，使成型工具(5)分别在一基本上垂直的方向振荡地作用到空心件(1)的表面上并且成型工具(5)在保持不变的径向进给深度下相对于空心件(1)轴向相对移动，直到达到要求的成型长度。
2. 按照权利要求l所述的方法，其特征在于，在轴向移动以前将 成型工具(5)径向于空心件(1)的纵轴线一直进给到一预定的进给 深度。
3. 按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在成型工具(5 ) 与空心件(1)之间实施至少一次轴向移动的方向变换，优选在达到要 求的成型长度以后返回原来的初始位置。
4. 按照权利要求1至3之一项所述的方法，其特征在于，在轴向 相对移动结束以后分别径向从空心件(1)的成型部(4)中移出成型 工具(5)。
5. 按照权利要求1至4之一项所述的方法，其特征在于，成型工 具(5 )的振荡的往复直线运动选择成大于成型工具(5 )在空心件(1) 中的最大的径向插入深度并且空心件(1)断续地与所述振荡的往复直 线运动同步地绕其轴线(A)旋转，优选分别转过待制造的成型部的 分度间距。
6. 按照权利要求1至5之一项所述的方法，其特征在于，为了加 工将空心件(1)安装在一成型的芯轴(2)上，该芯轴相对于成型工 具(5)沿纵轴线(A)可移动地设置。
7. 按照权利要求6所述的方法，其特征在于，芯轴(2)的成型 部从其自由端一直延伸到一径向向外凸出的肩部(2')，并且安装一 空心件(1),该空心件构成杯状的并且具有一边缘或肩部(l')。
8. 按照权利要求7所述的方法，其特征在于，使成型工具(5) 首先在芯轴(2)的肩部(2')的区域内或者说在空心件(1)的边缘(l')的区域内径向作用并且然后使芯轴(2)或者说空心件(1)相 对于成型工具(5)轴向移离肩部(2')或边缘(l')，优选直到成型 工具(5)不再作用到空心件(1)上。
9. 按照权利要求7所述的方法，其特征在于，使成型工具(5) 在空心件(1)或者说芯轴(2)的自由端的区域内径向进给到一预定 的进给深度，并且然后将芯轴(2)相对于成型工具(5)轴向移动， 优选直到成型工具(5)紧靠着芯轴(2)的肩部(2')或者说空心件 的边缘(l')起作用。
10. 按照权利要求1至9之一项所述的方法，其特征在于，总是 采用至少两个相互对置设置的成型工具(5)，所述成型工具优选在其 径向进给和其振荡运动方面相互同步地驱动。
11. 按照权利要求1至IO之一项所述的方法，其特征在于，使成 型工具(5)相对于空心件(1)连续地或以不连续的可调的步骤径向 进给，直到达到空心件(1)的成型部(4)的最终的深度。
12. 用于实施按照权利要求l至ll之一项所述的方法的装置，该 装置具有至少一个有效连接于一偏心轮传动装置的成型工具(5); — 芯轴(2)形式的、用于空心件(1)的工件夹具，该工件夹具相对于 成型工具(5)沿其纵轴线(A)可移动地构成； 一用于使芯轴(2) 绕其纵轴线(A)旋转的驱动装置；其特征在于，成型工具(5)构成 为沖头，其具有一成型区域(6)，该成型区域对应于空心件(1)外 侧的待制造的成型部形状，其中工作成型部轴线或者说工作表面(7) 与纵轴线(A)成一锐角定位，例外地是一个区域(8)，该区域具有 径向到空心件(1)的表面的最短的间距，并且作为校准区域(8)平 行于纵轴线(A)定位。
13. 按照权利要求12所述的装置，其特征在于，冲头(5)的长 度或工作成型部的长度长于空心件(1)中待制造的成型部(4)的长 度。
14. 按照权利要求12或13所述的装置，其特征在于，校准区域 (8)的长度只为冲头(5)的全长或者说工作成型部的长度的一小部分。
15. 按照权利要求12至14之一项所述的装置，其特征在于，该 装置具有至少两个关于空心件(1)的纵轴线(A)相互对置地设置的 成型工具(5)。
全文摘要
用于对圆柱形的薄壁的空心件(1)冷变形成型的方法，包括基本上平行于空心件(1)的纵轴线(A)延伸的成型部，其中径向于空心件(1)的纵轴线(A)从外面使至少一个成型工具(5)冲击式锤击地作用到空心件(1)上，使成型工具(5)分别在一基本上垂直的方向振荡地作用到空心件(1)的表面上。成型工具(5)在保持不变的径向进给深度下相对于空心件(1)轴向相对移动，直到达到要求的成型长度。
文档编号B21K1/28GK101198425SQ200580050082
公开日2008年6月11日 申请日期2005年7月15日 优先权日2005年7月15日
发明者D·德里亚 申请人:恩斯特格罗布股份公司