專利名稱：用于在薄壁的圓柱形空心件上制造內齒部和外齒部的方法
技術領域：
本發明涉及一種按照權利要求1的前序部分所述的方法和一種按
照權利要求12的前序部分所述的裝置。
背景技術：
薄壁圓柱形空心件的軸向成型的制造可以例如借助于冷軋法來實 現。這樣已知多種方法，其中使成型輥子作為工具在一環形軌道上沖
齒的芯軸工具的應用在里面和外面產生要求的成型。不過由于成型輥 子的環形軌道造成在嵌入工件時產生圓弧形的縱向外形，其取決于軌 道直徑的尺寸具有一較大的或較小的半徑，但總是存在的。
該借助于成型輥子的冷成型法的一個缺點在于，在具有肩部的圓 柱形工件上的制齒不可能緊靠著該肩部實現。由于成型輥子的環形軌
道造成在工件上在成型部的末端與肩部之間留下一確定的部分，其不
可能#:加工。
發明內容
本發明的目的現在在于，找到一種方法和裝置，其也允許直到緊 靠著肩部區域以一確定的成型幾何形狀精確地成型薄壁圓柱形空心 件。
按照本發明利用具有權利要求l的特征的方法達到該目的。由其
它的權利要求2至11的特征得出各優選的實施形式。
有利地在本發明用于圓柱形薄壁空心件的冷變形成型的方法中， 該空心件具有基本上平行于空心件的縱軸線延伸的成型部，其中徑向 于空心件的縱軸線從外面使至少一個成型工具沖擊式錘擊地作用到空 心件上，同時使成型工具分別在一基本上垂直的方向振蕩地作用到空 心件的表面上。此外成型工具在保持不變的徑向進給深度下相對于空
心件軸向相對移動，直到達到要求的成型長度。
借此在一工序中可以完全產生成型部的全長，其中全部的成型工 作分成許多單步。由此每一單步可以保持較小的成型力。這導致產生 的成型部，不僅內成型部而且外成型部，的高精度，并且導致優越的 成型構成。特別是利用本發明的方法可以產生較小的成型半徑，這與 相同的成型尺寸相比顯著增大承載的側面部分。此外同時成型工具由 于相對空心件的基本上垂直的振蕩運動可以直到緊靠著一可能出現的 空心件的肩部定位并從而實現一直到緊靠著該肩部的成型部。也就是 說成型工具不實施沿軸向方向的運動，并從而不需要沿軸向方向在空 心件的加工區域內的自由的運動空間。
例如在軸向移動以前將成型工具徑向于空心件的縱軸線一直進給 到一預定的進給深度。由于成型工具在實際的加工過程之前徑向設置 在一遠離空心件的位置，空心件可以以足夠的自由空間設置于加工裝 置中或者說連接于一工件夾具。
有利地在成型工具與空心件之間實施至少一次軸向移動的方向變來的相對初始位置。由此可以滿足對成型部的精度和表面品質的4艮高 的要求。甚至于可設想空心件相對成型工具的多次軸向平行的來回移 動，以便達到要求的表面品質。
例如在軸向相對移動或運動結束以后分別徑向從空心件的成型中 移出成型工具。由此可以簡單地從加工裝置中去掉完成成型的空心件 并裝入一新的管形件。利用本發明的方法可以有利地制造一確定的成 型部，例如一具有確定的齒距的齒部。
例如成型工件的振蕩的往復直線運動選擇成大于成型工具在空心 件中的最大的徑向插入深度。在這種情況下空心件有利地斷續地與振 蕩的往復直線運動同步地繞其軸線旋轉，優選分別轉過待制造的成型 部的分度間距。
有利地可以用超過每分鐘1000次沖擊、優選超過每分鐘1500次 沖擊操作成型工具。由此可以達到很高的生產率，這正好對于汽車工
業中的大量生產具有很大的優點。
此外為了加工將空心件安裝在一成型的芯軸上，該芯軸相對于成 型工具沿縱軸線可移動地設置。借此按照成型規定，快速和特別精確 地制造空心件的外成型部和內成型部。
例如芯軸的成型部從其自由端一直延伸到一徑向向外凸出的肩 部，并且安裝一空心件，該空心件構成杯狀的并且具有一邊緣或肩部。 這樣的空心件例如應用于變速器構造中，例如在自動變速器中用于傳 遞旋轉和轉扭。其中經常必須直到緊靠向外凸出的空心件邊緣實現或 制造作為精確的內齒部或外齒部的成型部。
例如在第一方法步驟中使成型工具在芯軸的肩部的區域內或者說 在空心件的邊緣的區域內徑向作用并且在第二方法步驟中使芯軸軸向 移離成型工具。同時可以在機器中或移動成型工具或優選移動空心件， 以便在空心件與成型工具之間產生軸向相對運動。該運動有利地在一 這樣的長度內實施，即直到成型工具不再作用到空心件上為止。該運 動稱為拉拔的運動，因為成型工具在直到成型底面的切入過程以后實 際上相對于空心件拉拔地運動并從而產生成型部的全長。
例如使成型工具首先在空心件或芯軸的自由端的區域內徑向進 給，并然后將芯軸或空心件相對成型工具向肩部或邊緣那邊軸向移動， 優選直到成型工具緊靠著芯軸的肩部或者說空心件的邊緣起作用。當 然在這一點上在機器內也可以通過空心件的軸向移動實現成型工具與 空心件之間的相對運動。該運動稱為沖擊的運動，因為成型工具最初 向空心件的邊緣那邊形成和完成成型。其中例如可以將工具在自由端 外部進給到預定的進給深度并然后才使其作用到空心件上。
例如總是采用至少兩個相互對置設置的成型工具，所述成型工具 優選在其徑向進給和其振蕩運動方面相互同步地驅動，借此可以確保 一最好的力分配及傳入。
例如使成型工具相對于工件連續地或以不連續的可調的步驟徑向 進給，直到達到空心件的最終的成型深度。
按照本發明還通過一種具有權利要求12的特征的裝置達到該目的。
按照本發明由其他的權利要求13至15的特征得出裝置的其他優 選的實施形式。
按照本發明為了實施本發明的方法，裝置具有至少一個有效連接 于偏心輪傳動裝置的、用于一成型工具的工具夾具； 一相對于工具夾 具沿其縱軸線可移動地構成的芯軸或者說工件夾具，用于一空心件； 一驅動裝置，用于芯軸或者說工件夾具繞其縱軸線的旋轉；以及至少 一個構成為沖頭的成型工具。其中沖頭具有一工作成型部，其對應于 空心件外側的待制造的成型部形狀，其中工作成型部軸線或者說工作 表面與縱軸線成一銳角定位，例外地是一個區域，該區域具有徑向到 空心件的表面的最短的間距，并且作為校準區域平行于縱軸線定位。 由此總是首先校準區域嵌入空心件的表面，因為該區域在沖頭的加工 方向上離空心件的表面最近。在校準區域切入以后特別在空心件的拉 拔加工過程中沖頭的其余的工作表面也切入表面內并且實施空心件的 一第一預變形。在第二方法步驟中，如果沖頭在不變的徑向進給下相 對于空心件軸向運動，則校準區域只還需要實施成型部的最終變形。
例如沖頭的長度或工作成型部的長度長于空心件中待制造的成型 部的長度。借此例如在空心件的拉拔加工過程中業已在成型部的全長 上在徑向進給中預成形成型部。
例如校準區域的長度只為沖頭的全長或工作成型部的長度的一小 部分。該校準區域最后對于成型部的形成和精度是決定性的，因為在 徑向進給的終端上只該校準區域仍與空心件接觸。有利地沖頭由一高 強度的材料制成或具有一相應的表面處理，并從而即使經過一較長的 制造時間也確保制成的成型部的高精度。
例如裝置具有至少兩個關于空心件的縱軸線相互對置設置的成型 工具，借此在空心件上確保一最好的力傳入和分配，并且在裝置本身 中也可最好地接納和分配這些力。自然也可設想其它的設置，優選總 是對稱地設置各個成型工具。
以下借助附圖還要更詳細地說明本發明的一個實施例。其中
圖1簡化示出一傳統的沖擊孔輥裝置的原則性結構，包括在一環 形軌道上旋轉的成型輥子；
圖2簡化示出一本發明的裝置的原則性結構用以實施本發明的方
法；
圖3示出在利用本發明的成型工具加工之前安裝在芯軸上的杯形 空心件的縱剖面圖4示出圖3按本發明的方法的第一方法步驟的縱剖面圖5示出圖4的縱剖面的加工區域的橫剖面圖6示出在利用一成型工具的可替換的加工之前安裝在芯軸上的 杯形空心件的縱剖面圖；以及
圖7—本發明的成型工具的側視圖。
具體實施例方式
圖1簡化示出一傳統的沖擊孔輥裝置的原則性結構用于在一圓柱 形空心件1上制造內齒部和外齒。空心件l在這里構成為薄壁的杯， 其推到一成型的芯軸2上并且從外面借助于在一環形軌道K上設置的 各成型輥子3沖擊式加工。各成型輥子3同時向空心件的軸線A進給， 直到在空心件1上達到要求的成型深度。由該圖顯而易見的是，空心 件1上的成型部4在正面上具有一個筆直的結尾，同時成型部末端以 與環形軌道K的形狀相對應的半徑結尾。如果現在成型部4必須構成 為直至緊靠著一從空心件1徑向向外凸出的肩部上，則對此不能使用 該方法或該裝置。
圖2中現在也簡化示出一裝置的原則性結構用于按本發明加工圓 柱形的薄壁的空心件。在這里也使用一成型的芯軸2，在該芯軸上安 裝待設有一成型部的空心件1。空心件1在這里現在具有一向外凸出 的肩部l'。現在擬從端面直至肩部構成成型部4。為此現在使用成型 工具5,其可以相對于空心件1的軸線A徑向進給。成型工具5例如 借助于一偏心輪傳動裝置(為簡要起見未示出)以一直線的振蕩運動 精確地在軸線A上的徑向上驅動。
圖3中示出芯軸2與安裝的空心件1的縱剖面圖，其中成型工具 5處于初始位置以便加工空心件1的肩部l'。同時空心件1沿軸向方 向固定壓向芯軸2。芯軸2有利地具有一齒部或縱向成型部，空心件l 在加工之前以其內面支承在所述齒部或縱向成型部上。此外芯軸2也 具有一肩部2'。
現在使成型工具5在第一方法步驟中以一沖擊式錘擊作用到空心 件1的表面上。與成型工具5的該振蕩運動的同時，現在將成型工具 在第一方法步驟中徑向向空心件l的軸線A—直進給至一事先確定的 或調好的深度，如從圖4的縱剖面圖中可看出的。在該第一方法步驟 的終點現在成型部在肩部l'的區域內成形，同時成型部向左向空心件 l的端邊首先預成形，但仍未完成成形。
在第二方法步驟中通過空心件1相對于成型工具5的軸向相對運 動，其中在不變的進給深度下可以說從空心件1中拔出成型工具，現 在成型部4在其全長上被完成成形。圖5中以橫剖面示出成型工具5 在其確定的進給深度內位于空心件1中的最下面的加工位置或嵌入位 置內。在這里特別明顯的是空心件1的在橫截面上完成成形的成型部 4。
典型地可以使成型工具5以 一每分鐘超過1000次沖擊的沖擊速度 操作，優選甚至于以超過每分鐘1500次沖擊操作。同時可以將成型工 具5例如在每一空心件整轉時沿徑向方向分別進給至少約O.lmm，直 到達到要求的成型深度。
圖6中類似于圖3示出一空心件1的縱向剖面圖，其中在這里示 出成型工具5處于其另一用于加工的初始位置。成型工具5在軸向方 向上位于空心件1的端面之前，并且徑向進給到預定的進給深度。為 了空心件1的實際的加工，現在使成型工具5軸向向空心件1的肩部 l'的方向推進直到達到要求的成型長度。同時空心件1有利地緊密地 貼緊芯軸2的端面，并且肩部l'相對芯軸2的肩部2'具有一小的間隙。 借此空心件1的材料在加工時向該肩部2'的方向擴展。對于專業人員 來說清楚的是，在裝置本身中也可通過空心件1或芯軸2相對于成型工具5的移動實現該相對運動。
圖7中還示出一成型工具5的側視圖，如其例如可用于本發明的 方法。成型工具5構成為沖頭并且在其加工側面6具有符合空心件1 的待制造的成型部4的橫截面的形狀，例如一梯形形狀。加工側面6 的下邊緣7在這里相對于空心件的軸線A以一銳角cp設置。該角度按 照待制造的成型部4的形狀和深度在0.5°與10°之間。
下邊緣7在這里例如直線延伸，但也可以具一微小的彎曲。按圖 7在成型工具5的右端構成一校準區域8。在該校準區域8的范圍內下 邊緣7平行于空心件1的軸線A定位并且成型區域6的外形對應于待 在空心件1外面上制造的成型部的橫截面。區域7從校準區域8出發 成一角度或必要時成一弧形向成型工具5的對置端部延伸。該角度或 弧形符合待制造的成型部4的預成形區域的輪廓。已表明有利的是， 校準區域8的長度只相當于成型工具5的全長的一小部分。
空心件1或芯軸2的軸向進給有利地匹配于校準區域8的長度并 且在使用兩個相互徑向對置的成型工具5時在空心件1的一整轉時最 大為該長度的兩倍。
振蕩運動的成型工具5的沖程確定成使其大于第一方法步驟的最 大的徑向進給深度。借此成型工具5在每次沖程中到達空心件l表面 的輪廓外部。然后使空心件1或芯軸2以與成型部的振蕩相同的頻率 并且與該運動同步地優選斷續地旋轉。同時分別有利地精確地按成型 部的分度步驟實施該旋轉運動，從而在空心件1的各鄰接的成型部4 中總是實現成型工具5的連續的沖擊式的作用。由此在空心件1的全 圓周上可以制造很精密的且形式相同的成型部。
通過上述的高的沖擊數可以達到很高的生產率，這特別對于例如 在汽車工業中的大量生產具有很大的優點。
權利要求
1.用于對圓柱形的薄壁的空心件(1)冷變形成型的方法，該空心件具有基本上平行于空心件(1)的縱軸線(A)延伸的成型部，其中徑向于空心件(1)的縱軸線(A)從外面使至少一個成型工具(5)沖擊式錘擊地作用到空心件(1)上；其特征在于，使成型工具(5)分別在一基本上垂直的方向振蕩地作用到空心件(1)的表面上并且成型工具(5)在保持不變的徑向進給深度下相對于空心件(1)軸向相對移動，直到達到要求的成型長度。
2. 按照權利要求l所述的方法，其特征在于，在軸向移動以前將 成型工具(5)徑向于空心件(1)的縱軸線一直進給到一預定的進給 深度。
3. 按照權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在成型工具(5 ) 與空心件(1)之間實施至少一次軸向移動的方向變換，優選在達到要 求的成型長度以后返回原來的初始位置。
4. 按照權利要求1至3之一項所述的方法，其特征在于，在軸向 相對移動結束以后分別徑向從空心件(1)的成型部(4)中移出成型 工具(5)。
5. 按照權利要求1至4之一項所述的方法，其特征在于，成型工 具(5 )的振蕩的往復直線運動選擇成大于成型工具(5 )在空心件(1) 中的最大的徑向插入深度并且空心件(1)斷續地與所述振蕩的往復直 線運動同步地繞其軸線(A)旋轉，優選分別轉過待制造的成型部的 分度間距。
6. 按照權利要求1至5之一項所述的方法，其特征在于，為了加 工將空心件(1)安裝在一成型的芯軸(2)上，該芯軸相對于成型工 具(5)沿縱軸線(A)可移動地設置。
7. 按照權利要求6所述的方法，其特征在于，芯軸(2)的成型 部從其自由端一直延伸到一徑向向外凸出的肩部(2')，并且安裝一 空心件(1),該空心件構成杯狀的并且具有一邊緣或肩部(l')。
8. 按照權利要求7所述的方法，其特征在于，使成型工具(5) 首先在芯軸(2)的肩部(2')的區域內或者說在空心件(1)的邊緣(l')的區域內徑向作用并且然后使芯軸(2)或者說空心件(1)相 對于成型工具(5)軸向移離肩部(2')或邊緣(l')，優選直到成型 工具(5)不再作用到空心件(1)上。
9. 按照權利要求7所述的方法，其特征在于，使成型工具(5) 在空心件(1)或者說芯軸(2)的自由端的區域內徑向進給到一預定 的進給深度，并且然后將芯軸(2)相對于成型工具(5)軸向移動， 優選直到成型工具(5)緊靠著芯軸(2)的肩部(2')或者說空心件 的邊緣(l')起作用。
10. 按照權利要求1至9之一項所述的方法，其特征在于，總是 采用至少兩個相互對置設置的成型工具(5)，所述成型工具優選在其 徑向進給和其振蕩運動方面相互同步地驅動。
11. 按照權利要求1至IO之一項所述的方法，其特征在于，使成 型工具(5)相對于空心件(1)連續地或以不連續的可調的步驟徑向 進給，直到達到空心件(1)的成型部(4)的最終的深度。
12. 用于實施按照權利要求l至ll之一項所述的方法的裝置，該 裝置具有至少一個有效連接于一偏心輪傳動裝置的成型工具(5); — 芯軸(2)形式的、用于空心件(1)的工件夾具，該工件夾具相對于 成型工具(5)沿其縱軸線(A)可移動地構成； 一用于使芯軸(2) 繞其縱軸線(A)旋轉的驅動裝置；其特征在于，成型工具(5)構成 為沖頭，其具有一成型區域(6)，該成型區域對應于空心件(1)外 側的待制造的成型部形狀，其中工作成型部軸線或者說工作表面(7) 與縱軸線(A)成一銳角定位，例外地是一個區域(8)，該區域具有 徑向到空心件(1)的表面的最短的間距，并且作為校準區域(8)平 行于縱軸線(A)定位。
13. 按照權利要求12所述的裝置，其特征在于，沖頭(5)的長 度或工作成型部的長度長于空心件(1)中待制造的成型部(4)的長 度。
14. 按照權利要求12或13所述的裝置，其特征在于，校準區域 (8)的長度只為沖頭(5)的全長或者說工作成型部的長度的一小部分。
15. 按照權利要求12至14之一項所述的裝置，其特征在于，該 裝置具有至少兩個關于空心件(1)的縱軸線(A)相互對置地設置的 成型工具(5)。
全文摘要
用于對圓柱形的薄壁的空心件(1)冷變形成型的方法，包括基本上平行于空心件(1)的縱軸線(A)延伸的成型部，其中徑向于空心件(1)的縱軸線(A)從外面使至少一個成型工具(5)沖擊式錘擊地作用到空心件(1)上，使成型工具(5)分別在一基本上垂直的方向振蕩地作用到空心件(1)的表面上。成型工具(5)在保持不變的徑向進給深度下相對于空心件(1)軸向相對移動，直到達到要求的成型長度。
文檔編號B21K1/28GK101198425SQ200580050082
公開日2008年6月11日 申請日期2005年7月15日 優先權日2005年7月15日
發明者D·德里亞 申請人:恩斯特格羅布股份公司