Unter einer Schrägverzahnung ist auch ein Gewinde zu verstehen.

Hohlräder mit Innenverzahnungen aus Stahllegierungen und anderen metallischen Werkstoffen werden insbeson- dere zur Kraftübertragung bei angetriebenen Rädern von beispielsweise Lastkraftwagen oder Traktoren einge- setzt. Hohlräder dieser Art weisen an ihren stirnsei- tigen offenen Enden von außen zugängliche Innenverzah- nungen auf. Die beiden Innenverzahnungen können einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, wenn das Hohl- rad zum Beispiel in einem Getriebe verwendet wird. Das Hohlrad kann eine Geradverzahnung, bei der die Zähne parallel zu der Drehachse verlaufen, aufweisen oder eine Schrägverzahnung bzw. ein Gewinde.

In der WO 96/20050 ist ein Verfahren zur Herstellung von innenverzahnten Teilen beschrieben, bei dem Hohlrä- der mit zwei Innenverzahnungen hergestellt werden, in- dem Drückrollen das Werkstück über Formwerkzeugen Drückwalzen. Dabei sind jedoch nur Hohlräder mit beid- seitiger Geradverzahnung herstellbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstel- lung von innenverzahnten Teilen dahingehend zu verbes- sern, daß auch Teile mit zwei Innenverzahnungen, von denen mindestens eine eine Schrägverzahnung ist, ein- fach herzustellen sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 8 gelöst.

Die Erfindung schlägt eine Drückwalzvorrichtung vor, die ein erstes und zweites Formwerkzeug mit jeweils einer Außenverzahnung, Drückrollen zum Drückwalzen eines auf den untereinander verbundenen Formwerkzeugen sitzenden Werkstückes und ein Haltemittel, das das Werkstück während des Drückwalzens der ersten Innenver- zahnung auf dem ersten Formwerkzeug gegen Verdrehen sichert, aufweist. Mindestens eines der Formwerkzeuge weist eine Schrägverzahnung auf, bei der die einzelnen Zähne nach Art eines Gewindes unter einem Winkel zu der Längsachse des Formwerkzeuges verlaufen. Mindestens ein Abstreiforgan ist vorgesehen, das das fertiggestellte Hohlrad von dem oder den Formwerkzeugen mit Schrägver- zahnung unter Relativdrehung zwischen Formwerkzeug und Hohlrad abschiebt. Während der Herstellung des Hohlra- des sind die beiden Formwerkzeuge drehfest miteinander verkoppelt. Nach der Herstellung wird diese drehfeste Kopplung aufgehoben, so daß sich das eine Formwerkzeug zusammen mit dem Hohlrad dreht, während das Hohlrad mit Hilfe des Abstreiforgans von dem anderen Formwerkzeug gelöst wird. Dadurch wird erreicht, daß einstückige Hohlräder mit zwei Innenverzahnungen, von denen min- destens eine Schrägverzahnung ist, in einem Arbeitsgang hergestellt werden können, d. h. ohne das Werkstück um- spannen zu müssen.

Das Haltemittel kann eine das zweite Formwerkzeug umge- bende verschiebbare Hülse sein. Die Hülse preßt das Werkstück gegen das erste Formwerkzeug während die erste Innenverzahnung geformt wird. Die Hülse hält dabei das Werkstück auf den Formwerkzeugen und sichert es gleichzeitig gegen Verdrehen. Danach wird die Hülse zurückgezogen, um die zweite Innenverzahnung formen zu können. Das Werkstück wird dann durch die erste Verzah- nung auf dem Formwerkzeug festgehalten.

Das Haltemittel kann auch ein Prägeorgan des ersten Formwerkzeuges sein, wie z. B. eine Stirnverzahnung. Bei Beginn der Umformung wird das Werkstück durch die An- preßkraft der Drückrollen auf diese Stirnverzahnzung gepreßt, so daß eine Verdrehung des Werkstückes ohne weitere Haltemittel verhindert wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht eines der Formwerkzeuge von einem Werkzeughalter ab, der in dem anderen Formwerkzeug verschiebbar ge- führt ist und zur Drehmitnahme an diesem angreifen kann. Die beiden Formwerkzeuge sind also von einer Seite her frei zugänglich, so daß das Werkstück einfach auf die beiden Formwerkzeuge aufgeschoben werden kann und das fertiggestellte Hohlrad einfach von den beiden Formwerkzeugen abgeschoben werden kann. So können auch Hohlräder hergestellt werden, die hinter einer Verzah- nung einen Absatz aufweisen, der einen kleineren Durch- messer als die Verzahnung hat, denn das Hohlrad wird von den Formwerkzeugen abgestreift. Das Formwerkzeug muß nicht durch den Absatz kleineren Durchmessers her- ausgezogen werden.

In einer weiteren Ausführungsform weist das dem ersten Formwerkzeug zugewandte Ende des zweiten Formwerkzeuges einen kleineren Durchmesser als die Außenverzahnung des zweiten Formwerkzeuges auf. Dies ermöglicht eine ein- fache konstruktive Gestaltung der Drückwalzvorrichtung, da das zweite Formwerkzeug einfach in eine Stirnbohrung des ersten Formwerkzeuges eingeschlossen wird und nach Fertigstellung des Hohlrades auch einfach herausgezogen werden kann, sowohl aus dem ersten Formwerkzeug als auch aus dem Hohlrad, da das Ende des Formwerkzeuges aufgrund seines kleineren Durchmessers durch die Innen- verzahnung bewegt werden kann.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel während der For- mung der ersten Verzahnung, Fig. 2 das erste Ausführungsbeispiel während der For- mung der zweiten Verzahnung, Fig. 3 das Abstreifen des Hohlrades und, Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 weist die Drückwalzvorrichtung 1 ein erstes Formwerkzeug 2 in Form eines Hohldorns auf. Dieses ist drehbar an der Welle einer Maschine befestigt. Die Maschine ist in den Figuren nicht dargestellt ; sie befindet sich links neben der Drückwalzvorrichtung 1. Das Formwerkzeug 2 weist an seinem der Maschine abgewandten Ende eine Schrägverzahnung 3 auf.

Ein zweites Formwerkzeug 4 verläuft in dem zentralen Hohlraum des ersten Formwerkzeuges 2 und steht aus einer stirnseitigen Öffnung des ersten Formwerkzeuges 2 hervor. Es ist an einem wellenseitigen Werkzeughalter 5 befestigt, der sich in dem zentralen Hohlraum befindet und von der Maschine gedreht und axial bewegt werden kann. Der verschiebbare Werkzeughalter 5 greift mit einer Konusfläche 7 in einen entsprechenden Innenkonus des ersten Formwerkzeuges 2 zur Drehmitnahme ein. Zur Erzeugung einer konischen Klemmung zwischen dem Werk- zeughalter 5 und dem ersten Formwerkzeug 2 wird mit einem von der Maschine betätigten Hohldorn 8 gegen das erste Formwerkzeug 2 gepreßt. Das zweite Formwerkzeug 4 weist an seinem vorstehenden Ende eine Parallelverzah- nung 6 auf, die einen kleineren Durchmesser als die Schrägverzahnung 3 hat. Die beiden Formwerkzeuge 2,4 bestehen aus chrom-oder molybdänhaltigen Werkstoffen, die vergütet und oberflächengehärtet sind.

Gemäß Figur 1 ist das zu einem Hohlrad zu formende Werkstück 9 bereits derart vorgeformt, daß sich jeweils ein kurzer rohrförmiger Umfangsbereich 9a bzw. 9b über dem Anfang der Verzahnungen 3 bzw. 6 befindet. Diese rohrförmigen Bereiche 9a, 9b haben eine größere Wand- stärke als das herzustellende Hohlrad, da die rohrför- migen Bereiche 9a, 9b zu größerer Länge und geringerer Wandstärke drückgewalzt werden. Der die beiden Rohrbe- reiche 9a, 9b verbindende radiale Bereich 9c des Werk- stückes 9 hingegen weist schon die gewünschte Wand- stärke auf, da er keiner Verformung unterliegt.

Drückrollen 10 aus Hartmetall oder HSS-Stahl formen das Werkstück 9 auf den Formwerkzeugen 2,4. Die Drückrollen 10 sind in einer radialen Ebene angeordnet und drehen sich um ihre Mittelachse 11 bei gleichzeitigem Vor- schub. Die Drückrollen 10 werden mit einer radialen Kraft gegen das Werkstück 9 gepreßt. Der so aufge- brachte Druck kann beispielsweise > 35 t betragen. Damit die Drückrollen 10 den kompletten Umfang des Werkstückes 9 gleichmäßig bearbeiten, muß eine rotato- rische Relativbewegung zwischen dem Werkstück 9 und den Drückrollen 10 erfolgen. Dazu können entweder die Form- werkzeuge 2,4 mit dem darauf festgehaltenen Werkstück 9 gedreht werden oder die Drückrollen 10 können um das Werkstück 9 umlaufend bewegt werden.

Ein reitstockseitiger Dorn 12 der Maschine weist ein Federpaket 13 auf, das um einen Zentrierzapfen 12a des reitsteckseitigen Dorns 12 angeordnet ist. Der Zen- trierzapfen 12 greift in eine stirnseitige Zentrieröff- nung 14 des zweiten Formwerkzeuges 4 ein. Der Dorn 12 ist axial verfahrbar. Dieser Aufbau bildet eine Aus- stoßvorrichtung 15, die den Werkzeughalter 5 aus der konischen Pressung mit dem ersten Formwerkzeug 2 lösen kann. Der reitstockseitige Dorn 12 und auch die Verzah nung 6 des zweiten Formwerkzeuges 4 sind von einer ver- schiebbaren Haltehülse 16 umgeben, die das Werkstück 9 auf den Formwerkzeugen 2,4 drehfest hält.

Am Anfang der Drückwalzoperation wird das Werkstück 9 von der Reitstockseite her auf die beiden Formwerkzeuge 2,4 aufgeschoben, wobei die Ausstoßvorrichtung 15 und die Haltehülse 16 zurückgefahren, also von dem zweiten Formwerkzeug 4 getrennt sind. Zur Fixierung des Werk- stückes 9 wird dann die Haltehülse 16 vorbewegt. Sie preßt das Werkstück 9 gegen die Stirnseite des ersten Formwerkzeuges 2. Der maschinenseitige Hohldorn 8 wird vorgefahren, bis das Federpaket 13 gegen den in Posi- tion gefahrenen reitstockseitigen Dorn 12 in zusammen- gepreßten Zustand anliegt. Dadurch wird bewirkt, daß der Werkzeughalter 5 eine konische Klemmung mit dem ersten Formwerkzeug 2 eingeht, was zu einer drehfesten Koppelung der beiden Formwerkzeuge 2 und 4 führt.

Gleichzeitig wird das Federpaket 13 der Ausstoßvorrich- tung 15 unter Druck gesetzt. Das erste Formwerkzeug 2, der Werkzeughalter 5 mit dem zweiten Formwerkzeug 4, der Hohldorn 8, die Ausstoßvorrichtung 15 und die Hal- tehülse 16 bilden also zusammen mit dem Werkstück 9 eine sich drehende Einheit.

Die Drückrollen 10 werden nun an den rohrförmigen Be- reich 9a des Werkstückes 9, der den Anfang der Schräg- verzahnung 3 des ersten Formwerkzeuges umgibt, herange- fahren. Jede Drückrolle 10 rotiert dabei um ihre Achse 11. Die Drückrollen 10 werden gemeinsam auf die Ma- schine hin bewegt, wobei sie das Material des Werk- stückes 9 vor sich herschieben und gleichzeitig in die Schrägverzahnung 3 des ersten Formwerkzeuges 2 drücken, so daß in dem Werkstück 9 eine Innenverzahnung ent steht. Unten in Fig. 1 ist eine Drückrolle l0a in End- stellung gezeigt, sowie die fertiggestellte erste In- nenverzahnung des Werkstückes 9.

Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils zwei Bearbeitungs- schritte. In der oberen Hälfte der Figuren ist jeweils die Drückrolle 10 sowie das Werkstück 9 bei Beginn der Umformung und in der unteren Hälfte jeder Figur bei Ende der Umformung gezeigt.

In Fig. 2 ist gezeigt, wie die zweite Innenverzahnung geformt wird. Nachdem die erste Verzahnung fertigge- stellt wurde, wird die Haltehülse 16 zurückgezogen, da das Werkstück 9 nun von der ersten Schrägverzahnung gehalten wird. Während die erste Verzahnung in Gleich- laufdrückverfahren hergestellt wurde, bei dem die Vor- schubrichtung der Drückrollen 10 der Materialflußrich- tung entspricht, wird die zweite Verzahnung im Gegen- laufdrückverfahren hergestellt. Hierbei fließt das Ma- terial entgegengesetzt zur der Vorschubrichtung der Drückrollen 10. Ausgehend von einer Anfangsstellung 10b der Drückrollen 10 werden diese auf das erste Formwerk- zeug 2 zu bewegt. Dabei wird der punktuell unter der Drückrolle 10 weich werdende Werkstoff in die Kontur der Parallelverzahnung 6 gepreßt und dabei in Richtung des Reitstockes gedrückt, so daß das Innengewinde des Werkstückes 9 vollständig ausgebildet ist, wenn die Drückrollen 10 die Endstellung 10c erreicht haben.

Anhand von Fig. 3 wird nun erläutert, wie das fertigge- stellte Hohlrad 17 aus der Drückwalzvorrichtung 1 ent- nommen wird. Nachdem die Drückrollen 10 von dem Hohlrad 17 wegbewegt worden sind, wird der maschinenseitige Hohldorn 8 zurückbewegt, so daß das Federpaket 13 den Werkzeugträger 5 mit dem zweiten Formwerkzeug 4, welches die Parallelverzahnung 6 aufweist, aus der ko- nischen Klemmung in dem ersten Formwerkzeug 2 heraus- drückt. Aufgrund der Parallelverzahnung 6 des zweiten Formwerkzeuges 4 kann dieses in dem Hohlrad 17 verscho- ben werden. Falls die zweite Verzahnung 6 eine Schräg- verzahnung ist, wird die lösbare Drehkopplung zwischen erstem Formwerkzeug 2 und zweitem Formwerkzeug 4 auf andere Weise realisiert, da das zweite Formwerkzeug 4 dann nicht mehr axial in dem Hohlrad 17 verschoben wer- den könnte. Die Drehkupplung kann z. B. mit Sperr- klinken, die in das andere Formwerkzeug eingreifen und nach Fertigstellung des Hohlrades 17 wieder zurückge- zogen werden, realisiert werden.

Nachdem die Drehkopplung zwischen den beiden Formwerk- zeugen 2,4 aufgehoben wurde, wird eine Abstreifhülse 18, die das erste Formwerkzeug 2 umgibt, gegen die Stirnfläche des Hohlrades 17 gedrückt. Die Ab- streifhülse 18 weist an ihrer gegen das Hohlrad 17 drückenden Stirnseite ein Axiallager 19 auf, so daß translatorische, jedoch keine rotatorischen, Bewegungen übertragen werden. Zum Ablösen des Hohlrades 17 wird die Abstreifhülse 18 gegen die Stirnseite des Hohlrades 17 gedrückt, so daß dieses drehend von dem ersten Form- werkzeug 2 abgeschoben wird. Gleichzeitig gleitet das Hohlrad 17 in Richtung Reitstock und wird so vom ersten Formwerkzeug 42 drehend abgeschoben. Das gelöste Hohl- rad 17', das hier gestrichelt dargestellt ist, kann aus der Drückwalzvorrichtung 1 entnommen werden, sobald die Ausstoßvorrichtung 15 zur Reitstockseite verfahren wird und so von dem zweiten Formwerkzeug 4 getrennt ist.

Falls auch die zweite Verzahnung 6 eine Schrägverzah- nung ist, wird eine zweite Abstreifhülse vorgesehen, die auf der Ausstoßvorrichtung 15 verläuft, um das Hohlrad 17 auch von der zweiten Verzahnung in gleicher Weise zu lösen.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Drückwalzvorrichtung 101 gezeigt. Das erste Formwerk- zeug 102 weist ebenfalls eine Schrägverzahnung 3 auf.

Es ist jedoch nicht als Hohldorn ausgebildet, sondern rohrförmig mit einer stirnseitigen zentralen Öffnung, in die das zweite Formwerkzeug 104 eingreift. Das zweite Formwerkzeug 104 weist eine Parallelverzahnung 6 auf und ist mit dem reitstockseitigen Werkzeugdorn 12 fest verbunden.

Zum Einlegen des Werkstückes in die Drückwalzvorrich- tung 101 wird zunächst der reitstockseitige Werkzeug- dorn mit dem zweiten Formwerkzeug 104 aus dem ersten Formwerkzeug 102 herausgezogen und das Werkstück auf dem ersten Formwerkzeug 102 positioniert und an- schließend das zweite Formwerkzeug 104 durch das Werk- stück hindurch in die Öffnung des ersten Formwerkzeuges 102 eingeschoben. Eine drehfeste Kopplung der beiden Formwerkzeuge 102,104 kann durch Zusammenpressen der beiden Formwerkzeuge 102,104 oder z. B. durch nicht dar- gestellte Sicherungsklinken erfolgen. Anschließend wird wie oben beschrieben, die erste Innenverzahnung ge- formt. Eine Haltehülse ist nicht zwingend notwendig, da das erste Formwerkzeug 102 eine stirnseitige Verzahnung 116 aufweist, gegen die das Werkstück von den Drückrol- len am Anfang des Umformprozesses gepreßt wird, so daß das Werkstück und das erste Formwerkzeug 102 eine dreh- feste Verbindung eingehen. Zusätzlich kann jedoch noch eine Haltehülse vorgesehen sein. Auch die zweite Innen- verzahnung wird wie oben beschrieben geformt. Nachdem das Hohlrad 17 fertiggestellt wurde, wird die Drehkopp- lung zwischen den beiden Formwerkzeugen 102,104 gelöst, die Abstreifhülse 18 gegen das Hohlrad 17 gepreßt und das erste Formwerkzeug 102 aus der Innenverzahnung des Hohlrades 17 herausgedreht. Der reitstockseitige Werk- zeugdorn 12 wird aus dem Hohlrad 17 herausgezogen, so daß dieses aus der Drückwalzvorrichtung 101 entnommen werden kann.