专利名称：用于在工件上无屑地轴向成型地制造内齿的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在工件上、尤其在空心轴上，通过芯轴无切削或无屑地、尤其轴向成型地形成内齿的装置，其中，所述芯轴具有进行成型的第一制齿型面。此外，本发明还涉及一种借助待成型的工件和具有进行成型的第一制齿型面的芯轴之间的相对运动，用于在工件上无屑地形成内齿的方法，其中，所述工件和/或所述芯轴尤其进行轴向位移，并且其中，尤其借助前述装置通过对所述工件的内壁区域的成型加工而形成所述内齿。
背景技术：
在现有技术中，已知各种用于无屑地制造型材、尤其轮齿的装置和/或方法。在工件上，例如在轴上设置的齿部例如用于汽车传动系中的扭矩传递，其中这种具有外齿的轴可插入具有相应内齿的空心轴中用于构成部分动力系统。这种轴属于量产部件，其中第一轴的外齿可啮合或插入第二轴的内齿，以便在两轴间实现扭矩传递。轴的相互插接，在此例如将实心轴插入空心轴是耗费时间的工作步骤，因为具有外齿的轴必须与空心轴的内齿准确地对齐定向，否则无法实现两轴的连接。因此，如果第一轴的外齿与第二轴的内齿在连接时出现旋转角错位，就无法完成连接并且两部件中的一个必须一直旋转，直到旋转角错位尽可能地降为零，才能实现连接。在两个部件的齿部的整个长度上减小齿宽以便在接合时提供间隙，为此还没有个令人满意的解决方案，因为这样会在出现交变负荷时产生噪音并导致明显的磨损问题。因此，例如可以至少在两个部件中的一个部件上减小在啮合齿部中的齿的导入区域上的齿宽，在此相应的齿在导入区域上被设计为延伸变尖的形状，也就是啮合的每个齿部的齿面间至少在导入区域有相应倾角，从而实现两个部件的更简易的接合。为了在工件上制造内齿，在现有技术中已知各种装置和/或方法。DE102009045137A1描述了一种装置及方法，其中对工件的内齿正面用圆锥铣刀进行削切加工，其中圆锥铣刀的转轴与齿部的纵轴平行安置，并且圆锥铣刀以一定圆周角沿圆形轨道被引导直至达起初始的圆周位置。DE19750184A1描述了一种装置及方法，借助该装置和方法通过对材料进行塑性冷压加工，实现旋转对称的空心形状的内型材。该成型工具具有不同组件，除此以外还有一个成型芯轴，其中只在成型芯轴、加工圆锥和圆柱轴环之间实现空腔形状内的塑性成型。DE102007018184A1及EP1005932A1示出一种在空心圆柱体上制造内型材、尤其内齿的较复杂的装置和/或方法，其中，原则上通过数控旋转锻造制造工件的内齿并且成型过程需要多个步骤。例如DE10054399A1也示出一种制造内型材的较复杂的装置及方法。
发明内容
由已知的现有技术出发，本发明所要解决的技术问题是如此设计和改进一种装置及方法，从而避免通过另外独立的工具为了形成延伸变尖的齿，而对已制造出的齿部进行耗费较大的加工，尤其是以此缩减与之相关的成本花销。
所述技术问题通过一种装置得以解决，其中所述芯轴具有与所述进行成型的第一制齿型面间隔设置的进行成型的第二制齿型面，其中，所述第二制齿型面具有侧面，所述侧面之间具有逐渐变窄的间距，并且其中，在所述工件上通过第一制齿型面所形成的侧齿面是可变形的，即借助所述第二制齿型面可以至少部分地减小由第一制齿型面制造出的工件的齿部的宽度。另外，所述技术问题还通过一种方法得以解决，所述方法具有如下步骤:a)所述工件和/或所述芯轴如此位移和/或移动，通过所述第一制齿型面制造出的工件的齿部的侧齿面进入与所述第一制齿型面相间隔的第二制齿型面的侧面的逐渐变窄的间隙内， b)所述工件和/或所述芯轴如此位移和/或移动，位于逐渐变窄的间隙内的工件的齿部的齿面，相对于所述第二制齿型面移动预定的距离，用于对工件的齿面实现至少部分侧向逐渐变窄的成型，和c)所述芯轴从所述工件内移出，所述工件具有已基本完成成型加工的内齿。本发明以此原则为基础，设置有芯轴，其一方面具有进行成型的第一制齿型面，另一方面附加还具有进行成型的第二制齿型面。在此，两个制齿型面如此安置和设计在芯轴上，使得例如芯轴向工件内、尤其空心轴内移动时沿芯轴的给进方向，芯轴的第一制齿型面首先在空心轴的内壁上制造出齿部，随后当芯轴向同一方向继续移动一段确定距离时，借助芯轴的第二制齿型面对已部分制造出的内齿的已由第一制齿型面形成的齿部，进行至少部分逐渐变窄的成型加工，尤其是延伸变尖的成型加工。为此，第一制齿型面与第二制齿型面间有一定距离，其中芯轴向工件内，在此向空心轴内移入一段确定的距离，由此使内齿在导入区域具有延伸变尖的齿部。通过工件向芯轴的相对运动，尤其是通过芯轴朝工件的进给方向，第二制齿型面接触到工件内壁上已通过第一制齿型面形成的齿部，也就是说，第一制齿型面因此首先作为第一个进入空心轴的制齿型面，并且第二制齿型面作为继第一制齿型面进入空心轴的第二个制齿型面。以这种方式优选在一个工序和一个加工步骤中，尤其是只通过进给方向，塑性成型出工件的齿部的延伸变尖的齿面，而不需要在此通过另外附加的切削或无屑的成型加工方式对已制造出的工件的内齿进行另外的加工。由此，只通过一次轴向位移(一个来回)便制造出内齿和侧向逐渐变窄的齿面。这样缩减了劳动和成本消耗，即避免了前述的缺点并获得相应优点。在所述装置的改进方案中规定，第二制齿型面的侧面被设计为相应相邻的成型的齿面侧向彼此变窄，尤其是在芯轴的径向圆周方向上的成型齿，沿轴向观察彼此间具有逐渐变窄的间距。因此，通过按照本发明的装置及方法可以制造出具有内齿的相应设计的工件、尤其是在一个工序内以极为简单的方式方法制造具有内齿的空心轴。这种内齿具有导入区域，该导入区域具有延伸变尖的齿部，使得在相应的轴接合时以及在旋转角错位时不再出现前述技术问题。
存在大量以有利的方式方法设计和改进按照本发明的装置及方法的可能性。为此首先按照独立权利要求的指示进行。以下根据对附图的说明进一步描述本发明的优选实施方式及基本原则。在附图中:图1示出装置的组件的局部示意图，即芯轴和在此作为工件的空心轴的侧面图，未示出装置的相应的夹紧组件和/或进给部件，其中芯轴表示为即将进入空心轴；图2示出类似图1的侧视示意图，其中芯轴已经进入空心轴一段确定的距离，该侧视图具有芯轴局部附加的剖面区域；图3示出图1和图2所示芯轴的不含夹紧件和/或进给件的侧视示意图。
具体实施例方式图1至3至少部分示出在此为单独示出的用于在工件I上无屑地轴向成型地形成内齿2的装置的主要组件。在此，所述工件I尤其是在所示实施例中的具有开口 Ib的空心轴la。在图1至3中还较好地示出，借助芯轴3在工件I或空心轴Ia上制造出内齿2。此外，芯轴3具有附带凹槽4a和齿部4b的进行成型的第一制齿型面。此外，如图1至3所明确的，借助此处未单独示出的装置的组件或者在实施用于在工件I上形成内齿2的相应方法时，在待成型的工件I和芯轴3之间实现相对运动。也就是说，工件I和/或芯轴3尤其实现轴向移动，其中通过工件内壁区域的变形、尤其通过塑性成型或冷压成型制造内齿。芯轴3具有与进行成型的第一制齿型面4相间隔的附加的进行成型的第二制齿型面5，由此在所述装置上避免了前述缺点，其中第二制齿型面5具有彼此间距逐渐变窄的侧面6和7，并且其中，在工件I上通过第一制齿型面4形成的工件I的齿部的侧齿面是可变形的，即借助第二制齿型面5至少可部分减小由第一制齿型面4制造的齿宽。图1和2所示装置的部件，尤其是被夹紧的和/或相应安置的芯轴3和被夹紧的工件I相应发生移动并且按照本发明的方法尤其以下述步骤进行:首先，工件I和芯轴3如此发生相对位移和/或移动，如图1和2所示，芯轴3通过其起始部分进入空心轴Ia的开口 lb。接着，工件I和芯轴3之间发生相对运动。此时，通过芯轴3的第一制齿型面4在工件I的内壁区域制造齿部，即通过冷压成型工艺和芯轴3在工件I内的移动实现。根据相应的使用情况，也可以考虑工件I向芯轴3的反向滑移运动以及工件I和芯轴3彼此相向移动/滑动。在随后的工件I和/或芯轴3的另外的位移和/或移动中，由第一制齿型面4所制造的工件I的齿部的侧齿面与芯轴3的第二制齿型面5啮合或接触。芯轴3的第二制齿型面5至少具有侧面6、7，其中从第一制齿型面4向第二制齿型面5观察，侧面6、7的间隙相互变窄，若从第二制齿型面5向第一制齿型面4观察则变宽。随后，由第一制齿型面4制造的工件I的齿部的起始部分(随后的导入区域)进入侧面6、7的相互变窄的间隙内。接着，工件I和/或芯轴3如此发生位移和/或移动，位于逐渐变窄的间隙内的工件I的齿部的齿面，相对于第二制齿型面5移动一段预定距离，用于将工件I的齿部的齿面加工成至少部分侧向逐渐变窄。在此，工件I的齿部宽度至少部分减小，由此形成具有延伸成尖部的齿部的导入区域。完成后，芯轴3移出工件1，同时基本制成或产生已成型的内齿2。该内齿2在空心轴Ia的开口 Ib区域具有相应延伸成尖部的成型齿部。由此在无需较大耗费和成本的情况下在一个工序或工作步骤中制成内齿2，其中，空心轴Ia借助所产生的内齿2可轻松地与具有相对应外齿的轴相连接，即便所要连接的轴在接合时应具有相互的旋转角错位。在有利的实施方式中，第二制齿型面5具有向第一制齿型面4延伸的带有成型齿5a的进入区域，其中，相邻的成型齿5a分别具有或形成间距变窄的侧面6、7，由此可以对由第一制齿型面4制造的工件I的齿部进行成型加工并且制造齿部的导入区域。成型齿5a之间设置有凹槽5b。为了制造具有相应延伸变尖的齿部的内齿2，第二制齿型面5向第一制齿型面4尤其如此对齐地定向，使得当工件I和芯轴3之间发生相对移动时，由第一制齿型面4制造的工件I的齿部可以进入成型齿5a之间的进入区域。根据图1和2可以考虑及设想的是，在相应装置中芯轴3被固定夹紧或安置，并且工件I虽然被固定夹紧，但可移动，也就是说，工件I可以向着芯轴移动。可选的是，工件I被固定夹紧而芯轴3可移动，也就是说，芯轴3可以向着工件I移动。还可以考虑的是，两个部件即工件I和芯轴3分别被固定夹紧或安置，但是两者能相向移动。这取决于所述装置的相应的特定设计和此处所使用的夹紧部件和/或可实现的运动器件，即进给装置及进给部件。如图3清晰所示，在芯轴3的第一和第二制齿型面4和5之间设置直径减小的区域。另外，芯轴3具有用于通过和运输润滑剂的钻孔8及排出口 9。在此，钻孔8设计用于运输润滑剂和/或排出口 9用于排出润滑剂，尤其沿径向。重要的是，当芯轴3进入工件1，即进入空心轴Ia的开口 Ib内时，可借助相应的钻孔8和/或排出口 9将润滑剂输送到工件I的内壁和芯轴3的外侧之间的区域内。通过按照本发明的装置及方法，可形成具有向着开口 Ib方向延伸变尖的齿部的内齿2，其中，只要完成一步操作流程，即必须沿工件I和芯轴3之间的方向实现一次相对运动，以便使内齿2的齿面侧向逐渐变窄。在此，通过在工件I和/或芯轴3之间相对移动一段确定的距离，之后借助芯轴3的第二制齿型面5对工件I的齿部的齿面进行侧向逐渐变窄的成型加工。优选地，当工件I和/或芯轴3移动时，向工件I的内壁涂润滑剂。在制成内齿2后，即工件I或芯轴3轴向位移至图2所示的最终位置后，芯轴3可以再从工件1，此处的空心轴Ia中移出，并由此以简单的方式方法制造出上述内齿2。附图标记列表I 工件Ia 空心轴Ib 开口2 内齿3 芯轴4 第一制齿型面4a 凹槽4b 齿部5 第二制齿型面齿 口型槽面面孔出成凹侧侧钻排
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
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权利要求
1.一种用于在工件(I)上、尤其在空心轴(Ia)上，通过芯轴(3)无屑地、尤其轴向成型地形成内齿(2)的装置，其中，所述芯轴(3)具有进行成型的第一制齿型面(4)，其特征在于，所述芯轴(3)具有与所述进行成型的第一制齿型面(4)间隔设置的进行成型的第二制齿型面(5)，其中，所述第二制齿型面(5)具有侧面出、7)，所述侧面出、7)间具有逐渐变窄的间距，并且其中，在所述工件(I)上通过所述第一制齿型面(4)所形成的侧齿面是可变形的，即借助所述第二制齿型面(5)可以至少部分地减小由所述第一制齿型面(4)制造出的所述工件(I)的齿部的宽度。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，由所述第一制齿型面(4)制造出的齿部的侧齿面借助所述第二制齿型面(5)可构造成延伸变尖的形状。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第二制齿型面(5)被设计或设置为以确定的距离与所述第一制齿型面(4)相间隔。
4.按照前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述第二制齿型面(5)在相邻的成型齿(5a)之间具有向着所述第一制齿型面(4)的方向延伸的进入区域，其中，所述成型齿(5a)分别具有侧向逐渐变窄的侧面(6、7)。
5.按照前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述第二制齿型面(5)相对于所述第一制齿型面(4)如此对齐地定向，使得由所述第一制齿型面(4)制造出的所述工件(I)的齿部分别进入所述相邻成型齿(5a)间的进入区域内，所述相邻成型齿(5a)的侧面(6、7)之间的间距彼此逐渐变窄。
6.按照前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述芯轴(3)被固定夹紧和/或安置并且所述工件(I)被可移动地夹紧，或者所述工件(I)被固定夹紧或安置并且所述芯轴(3)是可移动的，或者所述工件(I)和所述芯轴(3)分别被固定夹紧并且两者都是可移动的。
7.按照前述权利要求 之一所述的装置，其特征在于，所述芯轴(3)具有用于通过和/或输送润滑剂的钻孔(8)和/或排出口(9)，其中，借助所述相应的钻孔(8)可将润滑剂输送至所述工件(I)的内壁和所述芯轴(3)的外部之间的区域内。
8.按照前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，在所述芯轴(3)的第一和第二制齿型面(4、5)之间设置具有直径缩小的区域，在该区域内沿径向设计有用于输送润滑剂的所述钻孔⑶和/或所述排出口(9)。
9.一种用于在工件(I)上无屑地形成内齿(2)的方法，该方法借助待成型的工件(I)和具有进行成型的第一制齿型面(4)的芯轴(3)之间的相对运动而实现，其中，所述工件(I)和/或所述芯轴(3)尤其进行轴向位移，并且其中，尤其借助如权利要求1至8之一所述的装置，通过对所述工件(I)的内壁区域的成型加工而形成所述内齿(2)，其特征在于以下步骤: a)所述工件(I)和/或所述芯轴(3)如此位移和/或移动，使得通过所述第一制齿型面(4)制造出的所述工件(I)的齿部的侧齿面进入与所述第一制齿型面(4)相间隔的第二制齿型面(5)的侧面(6、7)的逐渐变窄的间隙内， b)所述工件(I)和/或所述芯轴(3)如此位移和/或移动，使得位于逐渐变窄的间隙内的所述工件(I)的齿部的齿面，相对于所述第二制齿型面(5)移动预定的距离，用于对所述工件(I)的齿面实现至少部分侧向逐渐变窄的成型，和c)所述芯轴(3)从所述工件⑴内移出，所述工件⑴具有已基本完成成型加工的内齿⑵。
10.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，仅借助一次沿移动方向的轴向位移，尤其在一道工序内制出所述内齿(2)和造成所述内齿(2)齿面的侧向逐渐变窄。
11.按照权利要求8或9所述的装置，其特征在于，借助所述工件(I)和所述芯轴(3)之间相对移动一段规定的距离，通过所述芯轴(3)的第二制齿型面(5)实现所述工件(I)的齿面的侧向逐渐变窄的成型。
12.按照前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，既在所述工件(I)和/或所述芯轴(3)沿移动方向移动又在所述工件(I)和/或所述芯轴(3)反向于移动方向移动时，在所述工件(I)的内壁上涂覆润滑 剂。
全文摘要
本发明涉及一种用于在工件(1)上、尤其在空心轴(1a)上，通过芯轴(3)无屑地、尤其轴向成型地形成内齿(2)的装置，其中芯轴(3)具有进行成型的第一制齿型面(4)。芯轴(3)具有与进行成型的第一制齿型面(4)间隔设置的进行成型的第二制齿型面(5)，其中，第二制齿型面(5)具有侧面(6、7)，所述侧面(6、7)具有逐渐变窄的间距，并且其中，在工件(1)上通过第一制齿型面(4)所形成的侧齿面是可变形的，即借助第二制齿型面(5)可以至少部分地减小由第一制齿型面(4)制造出的工件(1)的齿部的宽度，由此减少了工作和成本耗费。
文档编号B21K1/06GK103170574SQ20121059932
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月24日 优先权日2011年12月22日
发明者S·鲁施, M·雅布隆斯基, E·皮谢尔, J·施沃尔 申请人:大众汽车有限公司