Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Im Einzelnen zeigt

1 das Walzen der Innenverzahnung eines Werkstücks mit einem drehangetriebenen Innendorn und

2 das Walzen der Innenverzahnung eines Werkstücks mit einem drehangetriebenen Innendorn und einer angetriebenen Matrize in schematischer Darstellung.

1 zeigt stark schematisiert ein rotationssymmetrisches topfförmiges Werkstück 1, bei dem die Innenbohrung mit einer Innenkontur 2 in der Form einer Verzahnung versehen werden soll. Das Werkstück 1 kann desgleichen eine ringförmige Gestalt aufweisen. Bevorzugte Werkstückteile sind Hohlrädern, Schiebemuffen, Schaltmuffen, Kupplungskörpern oder artgemäße mit einer Innenverzahnung versehenen Getriebeteile. In dem Ausführungsbeispiel soll das topfförmige Werkstück 1 mit einer axial sich erstreckenden Innenverzahnung versehen werden, die einen Schrägungswinkel aufweist. Die Profilgebung erfolgt mit einem auf die Innenkontur 2 oder Innenbohrung einwirkenden Innendorn 3, der mit einer der Innenverzahnung entsprechenden profilgebenden Außenverzahnung 4 versehenen ist. Der Innendorn 3 weist eine in 2 angedeutete drehangetriebene Dornwelle 5 auf, die mit einer nicht weiter dargestellten Dornlagerung gelagert ist, wobei der Innendorn 3 radial und axial verschiebbar angeordnet ist.

Das Werkstück 1 wird in einer mit dem Innendorn 3 während der Kaltumformung zusammenwirkenden rotierenden Matrize 6 als Werkstückträger aufgenommen. Das Werkstück 1 wird mit einem Passmaß außen vorgefertigt, das einen zu der Innenkontur 2 der Matrize 6 passenden Außendurchmesser aufweist. Mittels einer Längspresspassung wird das Werkstück 1 in die Matrize 6 eingepresst. Während der Kaltumformung wird das Werkstück 1 durch den drehangetriebenen Innendorn 3 an die Innenkontur 2 der Matrize 6 gepresst. Das Werkstück 1 wird damit reibschlüssig und drehfest in der Matrize 6 fixiert. Zum Auswerfen des Werkstücks 1 nach dem Abschluss des Walzvorgangs der Profilierung ist in der Matrize 6 ein Axialstempel 7 vorgesehen, durch den das fertig bearbeitete Werkstück 1 in Achsrichtung ausgeworfen wird.

Das Fixieren des Werkstücks 1 in der Matrize 6 kann durch eine Längspresspassung erfolgen, wobei ein Aufwand zur Vorfertigung des Außendurchmessers erforderlich ist. Um das Werkstück 1 in der Matrize 6 zu fixieren, muss die Passung zwischen dem Außendurchmesser des Werkstücks 1 und dem Innendurchmesser der Matrize 6 Übermaß haben. Um das Auswerfen nach dem Umformen mit dem Axialstempel 7 zu ermöglichen, darf das Übermaß der Passung nicht zu groß gewählt werden. Infolgedessen sind geringe Fertigungstoleranzen erforderlich. Eine Vereinfachung kann durch die Vorfertigung von Werkstücken 1 erreicht werden, bei denen der Außendurchmesser mit einem Übermaß hergestellt wird. Das reibschlüssige Einfügen des Werkstücks 1 in die Matrize 6 kann bei einem mit Übermaß gefertigten Werkstück 1 durch Anwendung von Wärme oder Kälte erfolgen. Während der bei der Umformung eintretenden Formveränderung wird der durch das Übermaß vorhandene Spannungszustand im Verlauf des Werkstoffflusses beseitigt, so dass das Werkstück 1 ohne weiteres mit dem Axialstempel 7 aus der Matrize 6 ausgeworfen werden kann.

Um ein sicheres Spannen eines außen vorgefertigten Werkstücks 1 zu ermöglichen, kann des Weiteren eine spannzangenähnliche Matrize 6 beziehungsweise eine matrizenähnliche Klemmeinrichtung eingesetzt werden. Mit einer spannzangenähnlichen Matrize 6 kann ein schneller und einfacher Werkstückwechsel in der Maschine bewerkstelligt und die Werkstückqualität bei einem außen vorgefertigten oder profilierten Werkstück 1 gewährleistet werden. Das Verfahren kann auf diese Weise ebenso die Herstellung von Außen und Innen profilierten Werkstücken 1 ermöglichen.

Gemäß 1 wird bei der Herstellung eines vorliegenden topfförmigen Werkstücks 1 mit Innenverzahnung beispielsweise von einem Tiefziehteil, Pressteil oder spanend angefertigten Rohteil ausgegangen, welches von der Matrize 6 aufgenommen wird, wobei das Werkstück 1 an dem Axialstempel 7 anliegt und bodenseitig gestützt wird. Der Innendorn 3 und das in der Matrize 6 aufgenommene Werkstück 1 wälzen sich bei parallel angeordneten Achsen an den Berührungsflächen ab. Durch Verkleinern des Achsabstandes erfolgt die Werkstoffverdrängung. Die Verkleinerung des Achsabstandes erfolgt durch eine Zustellung in Radialrichtung, während das Einführen des fliegend gelagerten Innendorns 3 in die Innenbohrung des Werkstücks 1 eine axiale Zustellung erfordert.

Der mit einer Außenverzahnung 4 oder einer Außenprofilierung versehene Innendorn 3 wird bei Drehung um seine Dornachse 8 während des Walzens in Axialrichtung in das Werkstück 1 eingeführt und in Radialrichtung zugestellt. Während der Rotation wird der Innendorn 3 in Radialrichtung allmählich dem Werkstück 1 genähert und in die Innenkontur 2 eingedrückt, wobei das dabei verdrängte Materialvolumen in die vorhandenen Zahnlücken des Innendorns 3 fließt, um die Zahnteile der Innenverzahnung zu erzeugen. Beim Walzen und bei Zustellung des Innendorns 3 in Radialrichtung entsteht durch die Werkstoffverdrängung eine Werkstoffanhäufung an den Profilflanken des Innendorns 3. Bei der Zustellung des Innendorns 3 in Axialrichtung entsteht eine Werkstoffverdrängung im Bereich des Kopfteils des Innendorns 3. Infolgedessen können keine Längenabweichungen auftreten, weil das Werkstück 1 durch die Matrize 6 eingeschlossen und die Längenausdehnung durch den Axialstempel 7 begrenzt ist. Beim Kaltwalzen wird durch den hohen Druck des Innendorns 3 die Materialverdrängung vollständig auf die Profilform des Werkstücks 1 übertragen. Im Kopfbereich der angeformten Werkstückzähne können Fehlstellen vermieden werden. Mit dem Verfahren lassen sich damit einfach und wirtschaftlich Präzisionsteile mit einer Innenverzahnung herstellen. Es wird ein wesentlich besseres Arbeitsergebnis erzielt, weil trotz der hohen Umformkräfte unerwünschte Formänderungen des Werkstücks 1 vermieden werden.

Bei dem in 2 beschriebenen Verfahren erfolgt zunächst die Zustellung des Innendorns 3 in Radialrichtung gegenüber dem in der Matrize 6 gelagerten Werkstück 1 vor der Formgebung. Die Formgebung des Innenprofils erfolgt durch Zustellung des Innendorns 3 in Axialrichtung bei Drehung des Innendorns 3 um seine eigene Dornachse 8. Trotz Zustellung des Innendorns 3 in Axialrichtung erfolgt die Materialverdrängung in Radialrichtung. Eine Längenänderung des Werkstücks 1 wird vollständig vermieden und die Profilausbildung verbessert sich. Dementsprechend werden die durch den Innendorn 3 übertragenen Druckkräfte vollständig für die Profilgebung ausgenutzt. Die Druckkräfte des Innendorns 3 werden auf diese Weise verringert und die Lebensdauer des Innendorns 3 wird verlängert.

Zur Erleichterung des Einführens des Innendorns 3 und zur weiteren Verbesserung der Profilumformung weist der Innendorn 3 an seinem in das Werkstück 1 einzuführenden stirnseitigen Ende einen abgeschrägten Anschnitt 9 mit einem Eingriffswinkel auf. Die auf das Werkstück 1 wirkenden Kräfte sind bei einem Innendorn 3 mit einem Eingriffswinkel geringer. Im Bereich dieses Anschnittes 9 wird das Verzahnungsprofil bei der axialen Zustellung allmählich auf die erforderliche Tiefe gebracht, weil durch den Anschnitt 9 vor der bestimmungsgemäßen Ausbildung des Innenprofils eine Vorverformung erfolgt und das Profil allmählich in seine endgültige Form gebracht wird. Damit werden die Randzonen der Dornwerkzeuge geschont.

Die Herstellung der Innenprofilierung durch eine im Wesentlichen in Axialrichtung fortschreitende Umformung hat den Vorteil, dass der Werkstoff unmittelbar mit dem Eingriff des ersten Profilzahnes veranlasst wird, im Bereich des Profilgrundes zu fließen, wobei das Innenprofil leicht in seine endgültige Form gebracht wird. Dies bietet den Vorteil geringerer Radialdrücke. Es besteht nicht die Gefahr, dass das Material bei Beginn der Verformung im Profilgrund verfestigt und durch die zunehmende Verfestigung beim Walzen versprödet wird. Das entstehende Werkstückprofil besitzt dadurch eine höhere Tragfähigkeit.

Bei dem Verfahren nach 1 ist der Innendorn 3 drehangetrieben. Der Innendorn 3 treibt das Werkstück 1 und die nichtangetriebene Matrize 6 mit dem fest eingespannten Werkstück 1 wird durch das Werkstück 1 mitgenommen. Der Innendorn 3 und das Werkstück 1 wälzen in der Kontaktzone aufeinander ab. Damit ist eine kontinuierliche Bearbeitung in Umfangsrichtung gewährleistet. Um beim Walzen einer Verzahnung zu verhindern, dass die während des Walzvorganges anfangs gewalzten Zähne überwalzt werden, ist eine Synchronisation des Walzvorganges erforderlich, damit am Schluss die gewünschte Teilung vorhanden ist.

Zur Synchronisierung des Eingriffs der Innenprofilierung mit der Außenverzahnung 4 des Innendorns 3 ist vor der Matrize 6 eine das Verzahnungsprofil aufweisende Synchronscheibe 10 angeordnet. Der Gleichlauf wird durch den formschlüssigen Eingriff des Innendorns 3 mit der Synchronscheibe 10 gewährleistet, bis die erforderliche Profiltiefe zur Führung des Innendorns 3 erreicht ist. Die Synchronscheibe 10 ist mit einer innenliegenden Verzahnung 11 versehen. Auf diese Weise werden Teilungsfehler vermieden.

Bei dem Verfahren nach 2 weisen die Matrize 6 und der Innendorn 3 voneinander unabhängige durch Drehrichtungspfeil 12 angedeutete Antriebsvorrichtungen auf, die miteinander zur Synchronisierung des Gleichlaufs zur Aufrechterhaltung der Eingriffsverhältnisse zwischen dem Innendorn 3 und dem Werkstück 1 in der Zustellperiode steuerungstechnisch gekoppelt werden. Vorzugsweise umfassen die Antriebsvorrichtungen elektromotorische CNC gesteuerte Antriebe, die durch eine elektronische Synchronisationseinrichtung synchronisiert sind. Auf diese Weise werden Teilungsfehler vermieden. Für den Einzelantrieb der Matrize 6 und des Innendorns 3 können drehzahlregelbare Drehstrom -Synchronmotoren eingesetzt werden, die mit Regelkreisen versehen, analog oder digital gesteuert durch den ständigen Vergleich der Soll – und Istwerte des Stroms und der Drehzahl dafür sorgen, dass der Antrieb auch bei wechselnder Belastung den gewünschten Bewegungsablauf exakt einhält. Durch Einsatz einer entsprechenden CNC – Steuerung zur exakten Synchronisation der Antriebe der Matrize 6 und des Innendorns 3 können die Werkstücke 1 mit einer exakten Teilung der Verzahnung hergestellt werden.