DE19532519C2 - Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen metallischen Werkstücks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen metallischen Werkstücks, wie in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 angegeben.

Aus der DE-OS 22 20 657 ist eine Anordnung zum Befestigen eines ersten, scheibenförmigen Bauteils, wie eines Flansches, an einem zweiten, konzentrisch zu diesem vor­ zusehenden Bauteil, wie einer Nabe, bekannt. Dabei ist vorgesehen, daß die Nabe einen Trag- bzw. Aufnahmebe­ reich für den Flansch besitzt, auf den letzterer aufge­ setzt ist, und wobei wenigstens eines der Bauteile eine auf die radial gegenüberliegenden Bereiche des anderen Bauteiles zu weisende Profilierung besitzt und ein form­ schlüssiger Zusammenhalt beider Teile durch eine zumin­ dest um die Profilierung gebildete, sich im Bereich der Profilierung in radialer Richtung vom einen zum anderen Bauteil erstreckende Verstemmung erzielt ist. Die Ver­ stemmung wird durch einen Nietvorgang mit Hilfe eines oder mehrerer Nietstempel erzeugt, die schlagartig eine große Kraft auf den Verstemmungsbereich des einen oder des anderen Bauteils ausüben. In dieser schlagartigen Kraftausübung auf die Bauteile wird der wesentliche Nach­ teil dieses bekannten Verbindungsverfahrens gesehen, weil hierdurch neben der gewünschten Verstemmung häufig auch unerwünschte weitere Verformungen der Bauteile auf­ treten. Dieses Risiko unerwünschter Verformungen ist be­ sonders groß, wenn nur ein einzelner Nietstempel einge­ setzt wird, der einseitig gerichtete Kräfte ausübt. Des­ halb ist es erforderlich, bei allen auf diese Weise her­ gestellten Werkstücken eine sorgfältige Kontrolle durch­ zuführen und erforderlichenfalls Nachbearbeitungen vorzu­ nehmen, was die Herstellung dieser Werkstücke verteuert.

Aus der DE-PS 97 09 63 ist ein Verfahren zur Befestigung von ring- oder nabenförmigen Bauelementen auf Achsen oder Wellen von Drehkondensatoren bekannt. Gemäß diesem Verfahren ist vorgesehen, daß in die Achse oder Welle eine Ringnut von keilförmigem Querschnitt eingestochen wird und daß anschließend Material des ring- oder naben­ förmigen Bauelementes mittels eines keilförmigen Niet­ kranzes in die Ringnut so eingepreßt wird, daß je eine Fläche des keilförmigen Querschnittes der Ringnut und des keilförmigen Nietkranzes beim Pressen etwa parallel ausgerichtet sind. Bei diesem Befestigungsverfahren ist es erforderlich, daß der keilförmige Nietkranz in Um­ fangsrichtung um die Achse oder Welle herum verläuft und in deren Axialrichtung für den Nietvorgang verschoben wird. Dadurch ist die Anwendung dieses Verfahrens auf Achsen oder Wellen mit einem gleichbleibenden glatten Querschnitt beschränkt, wodurch viele in der Praxis auf­ tretende Verbindungsprobleme nicht gelöst werden können. Weiterhin muß auch auf der dem Nietkranz gegenüberliegen­ den anderen Seite der Welle ein gleichbleibender und glatter Querschnitt vorgesehen sein, weil hier ein Ab­ stützkörper aufgesetzt werden muß, der die großen beim Nietvorgang auftretenden axialen Kräfte, die der Niet­ kranz auf das ring- oder nabenförmige Bauelement ausübt, aufnehmen kann. Schließlich ist als nachteilig festzu­ stellen, daß mit diesem Befestigungsverfahren relative Verdrehungen zwischen der Achse oder Welle einerseits und dem ring- oder nabenförmigen Bauelement andererseits nicht sicher ausgeschlossen werden.

Die DE 34 11 693 C2 beschreibt ein Verfahren zum Befesti­ gen einer im wesentlichen aus einem Mantel mit stirnsei­ tig angeformten Naben zur Aufnahme je eines Lagers be­ stehenden Transportrolle auf einer Achse, wobei die Außenringe der Lager in den Naben sitzen und sich dort abstützen und die Innenringe auf der Achse sitzen und sich mit ihren Außenstirnflächen gegen mit der Achse verbundene Anschlagringe abstützen. Weiter sieht dieses bekannte Verfahren vor, daß axial vor den Außenstirn­ flächen der Innenringe auf der Achse je eine Buchse auf­ gesetzt wird, die in der den Innenringen abgewandten Stirnfläche eine Ringnut aufweist, daß die Anschlagringe durch Rollverformung der Achse erzeugt werden und daß die Verformung jeweils soweit getrieben wird, daß die Anschlagringe eine im Schnitt hakenförmige Gestalt auf­ weisen und jeweils in die Ringnut der benachbarten Buchsen eingreifen. Als nachteilig wird bei diesem Ver­ fahren angesehen, daß die Achse in ihrer Materialstärke geschwächt wird, weil für die Erzeugung des Anschlagrin­ ges das Rollwerkzeug unter einem spitzen Winkel α rela­ tiv zur Längsachse der bearbeiteten Achse in deren Mate­ rial hineinbewegt wird. Als alternative Verfahrensausge­ staltung wird zwar angegeben, daß das Rollwerkzeug auch zunächst in Radialrichtung der Achse und dann in deren Axialrichtung bewegt werden kann, jedoch bleibt hier der Nachteil bestehen, daß das Rollwerkzeug in zwei Koordina­ tenrichtungen bewegbar sein muß, um das Verfahren auszu­ führen. Schließlich führt der Einsatz eines einzelnen Rollwerkzeuges zu erheblichen Querkräften, die die Achse unerwünscht verformen können, wenn nicht gesonderte Ab­ stützeinrichtungen an der dem Eingriffsbereich des Roll­ werkzeugs gegenüberliegenden Seite der Achse eingesetzt werden. Außerdem ist noch anzumerken, daß bei diesem Ver­ fahren keine Maßnahmen zur Gewährleistung einer Verdreh­ sicherheit zwischen der Achse und dem darauf angeordne­ ten Bauteil vorgesehen sind.

Die Literaturstelle STRASSER, F.: Verbinden von stangen­ förmigen Werkstücken mit Blechteilen, in: Werkstatt und Betrieb, 96. Jg. 1963, Heft 12, S. 917-919 (vgl. insbe­ sondere S. 918, linke Spalte, letzter Absatz) liefert einen Überblick über gängige und bewährte einschlägige Verbindungsverfahren. Als Verfahren, bei denen eine blei­ bende Umformung des stangenförmigen Werkstücks und/oder des Blechteils erfolgt, sind Niet- oder Stauchverbindun­ gen beschrieben, wobei diese auch verdrehsicher ausge­ führt werden können. Bei allen hier beschriebenen Verbin­ dungsverfahren wird allerdings eine schlagartige Kraft auf die zu verbindenden Teile ausgeübt, die, wie oben schon erläutert, zu unerwünschten weiteren Verformungen an den zu verbindenden Teilen führen kann.

Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, die die aufgeführten Nachteile vermeiden und mit welchen Werkstück-Teilkörper verdreh- und verschiebungsfest zu einem maßgenauen Werkstück verbindbar sind, wobei die für die Herstellung der Verbindung auf die Werkstück- Teilkörper ausgeübten Kräfte so eingebracht werden sol­ len, daß unerwünschte zusätzliche Verformungen des Werk­ stücks und dadurch verursachte Abweichungen von dessen Soll-Maßen ausgeschlossen sind.

Eine erste Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine auch bei hohen mechanischen Belastungen dauerhaft sichere ver­ dreh- und verschiebungsfeste Verbindung zwischen den zwei Werkstück-Teilkörpern erreicht. Durch den Material­ transport innerhalb des Drückvorgahges werden die beiden Werkstück-Teilkörper so miteinander in Eingriff ge­ bracht, daß sie praktisch Eigenschaften wie ein ein­ stückiges Werkstück erhalten. Gleichzeitig werden ungün­ stige Einflüsse auf die Maßhaltigkeit und Maßgenauigkeit vermieden, weil durch den Einsatz von zwei oder mehr Drückrollen ein weitgehender Kräfteausgleich innerhalb des Werkstücks erzielt wird und weil weder hohe thermi­ sche Belastungen, wie bei einem Schweißvorgang, noch hohe schlagartige mechanische Belastungen, wie bei einem Nietvorgang, auftreten.

Der erwähnte Anschlag kann entweder ein Teil des ersten Werkstück-Teilkörpers oder alternativ ein Teil einer Vor­ richtung zu Ausführung des Verfahrens sein, wobei in letztgenanntem Fall der Anschlag lediglich vorübergehend am ersten Werkstück-Teilkörper angebracht wird. Auf diese Weise besteht auch die Möglichkeit, von beiden Sei­ ten des zweiten Werkstück-Teilkörpers her das erfindungs­ gemäße Verbindungsverfahren auszuführen, wobei dann eine besonders feste, höchsten Ansprüchen an die Verdreh- und Verschiebungssicherheit genügende Verbindung zwischen den Werkstück-Teilkörpern erzeugbar ist. Der für die Aus­ führung des Verfahrens erforderliche technische Aufwand wird ebenfalls in Grenzen gehalten, weil für die Vorbe­ reitung der Werkstück-Teilköper im Hinblick auf deren nachfolgende Verbindung lediglich die strukturierte Ober­ flächenkontur an dem zweiten Werkstück-Teilkörper er­ zeugt werden muß und weil der Drückvorgang ohne weiteres auf herkömmlichen und bekannten Drückmaschinen ausführ­ bar ist. Gleichzeitig können auf der Drückmaschine wei­ tere Umformungen vor und/oder nach dem Verbinden der Werkstück-Teilkörper durch Drücken vorgenommen werden.

Eine Abwandlung des Verfahrens, welche die oben gestell­ te Aufgabe ebenfalls löst, ist im Anspruch 2 angegeben. Wesentlich ist bei diesem abgewandelten Verfahren, daß hier der Transport des Materials durch den Drückvorgang nicht an dem ersten Werkstück-Teilkörper in dessen Axial­ richtung sondern an dem zweiten Werkstück-Teilkörper in dessen Radialrichtung erfolgt. Dementsprechend ist bei der zweiten Verfahrensausführung auch vorgesehen, daß die strukturierte Oberflächenkontur hier an dem ersten Werkstück-Teilkörper erzeugt wird. Die bei dieser Ver­ fahrensausführung erzielbaren Vorteile entsprechen den oben dargelegten Vorteilen des als erstes beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bevorzugt ist, unabhängig von der jeweiligen Verfahrens­ ausführung, vorgesehen, daß zur Bildung der strukturier­ ten Oberflächenkontur Nuten und/oder Zähne erzeugt wer­ den. Derartige Oberflächenkonturen sind mechanisch sehr einfach durch spanende Bearbeitung z. B. mittels Fräsen herstellbar. Gleichzeitig bieten derartige strukturierte Oberflächenkonturen einen wirksamen Eingriff der beiden Werkstück-Teilkörper nach deren erfindungsgemäßer Verbin­ dung miteinander.

Zur Weiterbildung der ersten Verfahrensausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Nuten und/oder Zähne in Axi­ alrichtung und/oder in Radialrichtung des zweiten Werk­ stück-Teilkörpers verlaufend erzeugt werden. Durch diese Ausrichtung der Nuten und/oder Zähne wird gewährleistet, daß die beiden miteinander verbundenen Werkstück-Teil­ körper sowohl gegen eine gegenseitige Verdrehung in Um­ fangsrichtung als auch gegen eine gegenseitige Verschie­ bung in Axialrichtung wirksam gesichert sind.

Weiter ist vorgesehen, daß die in Axialrichtung verlau­ fenden Nuten und/oder Zähne am Innenumfang der Durch­ brechung erzeugt werden. In diesem Bereich stören die Nuten und/oder Zähne die in weiteren Bereichen des be­ treffenden Werkstück-Teilkörpers gegebenenfalls erfor­ derlichen Oberflächenstrukturen nicht, so daß die Frei­ heit bei der Bearbeitung des Werkstück-Teilkörpers nicht eingeschränkt wird.

Alternativ oder zusätzlich zu der zuletzt beschriebenen Verfahrensausgestaltung ist vorgesehen, daß die in Radi­ alrichtung verlaufenden Nuten und/oder Zähne an der ei­ nen, beim fertigen Werkstück dem Anschlag abgewandten Stirnseite des zweiten Werkstück-Teilkörpers erzeugt werden. Auch bei dieser Anordnung der Nuten und/oder Zähne wird nach dem Materialtransport durch den Drück­ vorgang eine wirksame gegenseitige Verzahnung und damit verdreh- und verschiebungssichere Verbindung der beiden Werkstück-Teilkörper miteinander erreicht.

Für die zuletzt beschriebenen, in Radialrichtung verlau­ fenden Nuten und/oder Zähne ist vorgesehen, daß diese von der Durchbrechung ausgehend mit einer radialen Länge erzeugt werden, die nur einen Teil des Gesamtradius des zweiten Werkstück-Teilkörpers entspricht. Hierdurch wird insbesondere erreicht, daß die Nuten und/oder Zähne nur so lang sind, daß sie nach dem Materialtransport durch den Drückvorgang vollständig von dem transportierten Ma­ terial überdeckt und ausgefüllt bzw. eingeschlossen wer­ den. Der weitere, freiliegende Teil der Oberfläche des betreffenden Werkstück-Teilkörpers kann dann glatt­ flächig oder mit einer beliebigen, aufgrund seiner Funk­ tion erforderlichen Oberflächenstruktur versehen werden.

In Weiterbildung der Verfahrensausgestaltung nach den An­ sprüchen 2 und 3 ist vorgesehen, daß die Nuten und/oder Zähne in Axialrichtung und/oder in Radialrichtung des ersten Werkstück-Teilkörpers verlaufend in dessen Außen­ umfang erzeugt werden. Auch diese Ausrichtung der Nuten und/oder Zähne sorgt dafür, daß nach dem durch den Drück­ vorgang bewirkten Materialtransport die beiden Werk­ stück-Teilkörper wirksam und dauerhaft miteinander in Eingriff gebracht werden, wodurch die gewünschte Ver­ dreh- und Verschiebungssicherheit der Werkstück-Teilkör­ per gegeneinander gewährleistet wird.

Um den Bearbeitungsaufwand möglichst gering zu halten und z. B. unnötige Fräsarbeiten zu vermeiden, ist für die zuvor beschriebene Verahrensausgestaltung weiter vorge­ sehen, daß die in Axialrichtung des ersten Werkstück- Teilkörpers in dessen Außenumfang verlaufenden Nuten und/oder Zähne mit einer axialen Lage und Länge erzeugt werden, daß sie sich von der Stirnseite des zweiten Werkstück-Teilkörpers, die beim fertigen Werkstück dem Anschlag abgewandt ist, ausgehend etwa gleich weit unter den zweiten Werkstück-Teilkörper und von diesem weg er­ strecken.

Bevorzugte Querschnittsformen der Nuten und/oder Zähne sind in den Ansprüchen 10 und 11 genannt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeich­ nung zeigen:

Fig. 1 einen ersten Werkstück-Teilkörper und einen zweiten Werkstück-Teilkörper in zwei Ausführun­ gen, jeweils im Längsschnitt, vor dem Verbinden miteinander,

Fig. 2 die Werkstück-Teilkörper aus Fig. 1 während des Verbindens miteinander, in gleicher Darstel­ lungsweise wie Fig. 1,

Fig. 3 zwei Werkstück-Teilkörper in jeweils gegenüber Fig. 1 und 2 geänderte Ausführung, zu Beginn des Verbindens miteinander, im Längsschnitt,

Fig. 4a bis 4c drei unterschiedliche Ausführungen des zweiten Werkstück-Teilkörpers in einer Teil-An­ sicht auf die zentrale Durchbrechung,

Fig. 5 einen ersten Werkstück-Teilkörper und einen zweiten Werkstück-Teilkörper in zwei weiteren Ausführungen, im Längsschnitt, während des Ver­ bindens miteinander,

Fig. 6 den zweiten Werkstück-Teilkörper aus Fig. 5 in Stirnansicht in zwei unterschiedlichen Ausfüh­ rungen,

Fig. 7a bis 7c den zweiten Werkstück-Teilkörper im Teil­ schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6, in unterschiedlichen Ausführungen und

Fig. 8 einen weiteren ersten Werkstück-Teilkörper und zweiten Werkstück-Teilkörper in nochmals geän­ derter Ausführung im Längsschnitt, vor dem Ver­ binden miteinander (obere Zeichnungshälfte) und gegen Ende des Verbindens miteinander (untere Zeichnungshälfte).

Fig. 1 der Zeichnung zeigt als ersten Werkstück-Teilkör­ per 1 eine massive, im Querschnitt kreisrunde Welle, die drei Bereiche mit unterschiedlichen Durchmessern auf­ weist. Auf den Außenumfang 13 des Bereiches des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 mit dem mittleren Durchmesser ist ein zweiter Werkstück-Teilkörper 2 in Axialrichtung aufgeschoben, wobei von diesem zweiten Werkstück-Teilkör­ per hier lediglich der radial innenliegende flach-schei­ benförmige Nabenbereich 20 sowie eine zentrale, den ersten Werkstück-Teilkörper 1 aufnehmende Durchbrechung 21 dargestellt ist. Der radial nach außen folgende Be­ reich des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2, der hier nicht dargestellt ist, kann beliebig gestaltet sein, z. B. als Stirnzahnrad, als Riemen-Lauffläche oder als innen- und/oder außenverzahnter hohlzylindrischer Kör­ per.

Im Bereich der Durchbrechung 21 ist der zweite Werk­ stück-Teilkörper mit Nuten 25, 25' versehen, wobei eine Ausführung der Nuten 25 in der oberen Hälfte und eine zweite Ausführung der Nuten 25' in der unteren Hälfte der Fig. 1 gezeichnet ist. In der Praxis sind an einem einzigen Werkstück-Teilkörper zweckmäßig alle Nuten 25, 25' untereinander gleich ausgeführt.

Die Nuten 25 verlaufen in Axialrichtung durch die Durch­ brechung 21, wobei die Nuten 25 im Querschnitt unter­ schiedlich ausgebildet sein können, wie später noch an­ hand der Fig. 4a bis 4c erläutert wird.

Während die Nut 25 sich über die gesamte axiale Länge, d. h. Dicke des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 er­ streckt, ist die Nut 25' in dem in Fig. 1 gezeigten Schnitt gesehen mit einem bogenförmigen Verlauf ausge­ führt und erstreckt sich lediglich über etwa die Hälfte der Dicke des zweiten Werkstück-Teilkörpers 20.

Der erste Werkstück-Teilkörper 1 besitzt, wie oben schon erwähnt, drei Bereiche unterschiedlicher Außendurchmes­ ser. Der Übergang von dem Bereich mit dem größten Außen­ durchmesser zu dem Bereich mit dem mittleren Außendurch­ messer bildet einen Anschlag 11, gegen den hier der zwei­ te Werkstück-Teilkörper 2 mit seiner in der Fig. 1 lin­ ken Stirnseite 22' anliegt. Der Außendurchmesser des Be­ reiches des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 mit dem mitt­ leren Durchmesser und der minimale Innendurchmesser der Durchbrechung 21 im zweiten Werkstück-Teilkörper 2 sind so bemessen, daß der zweite Werkstück-Teilkörper 2 in Axialrichtung von rechts nach links auf den ersten Werk­ stück-Teilkörper 1 bis zu dessen Anschlag 11 aufgescho­ ben werden kann, wobei eine gegenseitige Zentrierung er­ reicht wird.

Den Übergang von dem Bereich des ersten Werkstück-Teil­ körpers 1 mit dem mittleren Durchmesser zu dem Bereich mit dem kleinsten Durchmesser bildet ein Durchmesser­ sprung 12. Dieser Durchmessersprung 12 liegt in einem gewissen Abstand von der in der Zeichnung rechten Stirn­ seite 22 des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2.

Schließlich ist in Fig. 1 noch durch eine strichpunk­ tierte Linie die Längsmittelachse 10 der beiden Werk­ stück-Teilkörper 1, 2 dargestellt.

Fig. 2 der Zeichnung zeigt die beiden Werkstück-Teil­ körper 1, 2 aus Fig. 1 während des Verbindens miteinan­ der. Hierzu wird der erste Werkstück-Teilkörper 1 auf nicht weiter dargestellte Weise in ein Spannfutter einer Drückmaschine eingespannt und im Sinne des eingezeichne­ ten Drehpfeils in Drehung versetzt. Mittels einer Drück­ rolle 3, die um eine Drehachse 30 frei drehbar ist, wird nun Material am Außenumfang des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 ausgehend von dem Durch­ messersprung 12 durch einen Drückvorgang in Richtung zur rechten Stirnseite 22 des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 transportiert. Gegen Ende dieses Drückvorganges wird die in Fig. 2 gezeigte Form des ersten Werkstück-Teil­ körpers 1 erhalten, bei der transportiertes Material 16 die Nut 25 teilweise bzw. die Nut 25' vollständig aus­ füllt. Außerdem sammelt sich transportiertes Material 16 vor der rechten Stirnseite 22 des zweiten Werkstück-Teil­ körpers 2 in Form eines in Radialrichtung noch über den Bereich der Nuten 25, 25' vorragenden Kragens.

Durch diesen Materialtransport und die entsprechende Um­ formung des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 wird eine ge­ genseitige feste, verdreh- und verschiebungssichere Ver­ bindung der beiden Werkstück-Teilkörper 1, 2 zu einem fertigen Werkstück 4 erreicht.

In der Zeichnung ist aus Übersichtlichkeitgründen ledig­ lich eine einzelne Drückrolle 3 dargestellt; zweckmäßig werden zwei oder drei Drückrollen 3 in Umfangsrichtung symmetrisch verteilt zum Einsatz gebracht, um die auf­ tretenden Kräfte auszugleichen. Durch den Pfeil 31 ist die Zustellrichtung der Drückrolle 3 während des verbin­ dens der beiden Werkstück-Teilkörper 1, 2 miteinander angegeben.

Fig. 3 der Zeichnung zeigt eine Ausführung des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 als im wesentlichen hohlzylindri­ scher Körper, wobei hier lediglich die obere Hälfte des zu der Achse 10 rotationssymmetrischen ersten Werkstück- Teilkörpers 1 gezeichnet ist. An seinem Außenumfang be­ sitzt der erste Werkstück-Teilkörper 1 hier einen An­ schlag 11 in Form eines vom Außenumfang 13 radial nach außen vorragenden Kragens. Weiterhin besitzt der erste Werstück-Teilkörper 1 an seinem Außenumfang 13 rechts von dem Anschlag 11 einen Durchmessersprung 12, an wel­ chem der Außendurchmesser und damit auch die Material­ stärke des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 von links nach rechts gesehen abnimmt.

Der zweite Werkstück-Teilkörper 2 ist hier becher- oder topfförmig ausgeführt und besitzt in seinem Na­ benteil 20 eine zentrale Durchbrechung 21 zur Aufnahme des ersten Werkstück-Teilkörpers 1. Der Außenumfang 23 des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 besitzt hier die Form eines Hohlzylinders an seinem rechten Ende geht dieser in den in Radialebene liegenden Nabenteil 20 über. Der Innendurchmesser der Durchbrechung 21 und der Außendurch­ messer des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 im Bereich rechts vom Anschlag 11 sind wieder so aufeinander abge­ stimmt, daß der zweite Werkstück-Teilkörper 2 von rechts her auf den ersten Werkstück-Teilkörper 1 bis zur Anlage am Anschlag 11 aufgeschoben werden kann. In diesem lose zusammengefügten Zustand werden die beiden Werkstück- Teilkörper 1, 2 wieder mittels geeigneter Spanneinrich­ tungen auf einem Spannfutter oder einem Drückfutter ei­ ner Drückmaschine fixiert und es wird eine Drückrolle 3 zugestellt und in Richtung des Bewegungspfeiles 31 vom Durchmessersprung 12 ausgehend nach links in Richtung zur rechten Stirnseite 22 des Nabenteils 20 des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 verfahren.

Bei diesem Drückvorgang wird Material am Außenumfang des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 von rechts nach links in die auch bei diesem Ausführungsbeispiel am Innenumfang der Durchbrechung 21 im zweiten Werkstück-Teilkörper 2 angebrachten Nuten 25 transportiert. Außerdem bildet sich auch hier aufgrund eines durch die Wahl der axialen Länge und der radialen Durchmesserveränderung des Durch­ messersprungs 12 festgelegten Materialüberschusses vor der rechten Stirnseite 22 ein Materialwulst. Somit wird auch bei diesen Ausführungen der Werkstück-Teilkörper 1, 2 eine verdreh- und verschiebungsfeste Verbindung mitein­ ander erreicht.

Auch in Fig. 3 ist nur eine einzelne Drückrolle 3 ge­ zeigt; zweckmäßig kommen auch hier z. B. zwei oder drei symmetrisch um den Umfang des ersten Werkstück-Teilkör­ pers 1 verteilt angeordnete Drückrollen 3 zum Einsatz. Außerdem ist bei dieser Ausführung des ersten Werk­ stück-Teilkörpers 1 zweckmäßig in dessen hohlem Inneren 14 während des Drückvorganges ein Drückdorn passend an­ geordnet, um eine ungewünschte Deformation des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 zu vermeiden.

Die Fig. 4a bis 4c zeigen verschiedene Möglichkeiten der Ausbildung der Nuten 25, 25' im Bereich der Durch­ brechung 21 im zweiten Werkstück-Teilkörper 2. Gemäß Fig. 1a können die Nuten 25 eine rechteckige Querschnitts­ form haben; zwischen zwei benachbarten Nuten 25 ergibt sich dann jeweils ein nach innen vorspringender Zahn 24.

Gemäß Fig. 4b können die Nuten 25 auch eine V-förmige oder dreieckige Querschnittsform aufweisen.

Gemäß Fig. 4c ist auch eine halbkreisförmige Quer­ schnittsform der Nuten 25 möglich.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungen des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 erstrecken sich die Nuten 25, 25' gänzlich oder im wesentlichen in Axialrichtung des Werkstück-Teilkörpers 2. In Fig. 5 ist eine Ausführung des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 dargestellt, bei der sich die Nuten 25, 25' in Radialrichtung des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 in dessen rechter Stirnseite 22 erstrecken. In der oberen Hälfte der Fig. 5 oberhalb der Längsmittelachse 10 ist eine Ausführung der Nut 25 dargestellt, bei der diese in Radialrichtung lediglich eine ralativ geringe Länge hat; in der unteren Hälfte der Fig. 5 ist eine Ausführung der Nuten 25' gezeigt, die sich über die gesamte radiale Länge des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2, der hier eine Scheibe ist, erstrecken.

Im übrigen ist auch hier wieder an dem ersten Werkstück- Teilkörper 1 ein Anschlag 11 vorgesehen, an welchem der zweite Werkstück-Teilkörper 2 anliegt. Der zweite Werk­ stück-Teilkörper 2 besitzt auch hier eine zentrale Durch­ brechung 21, die den ersten Werkstück-Teilkörper 1 auf­ nimmt. Letzter ist hier wieder als Hohlwelle mit einem hohlen Inneren 14 ausgeführt.

Da bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel die Länge des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 rechts von dem zweiten Werkstück-Teilkörper 2 nur relativ gering ist, wird hier der Drückvorgang zur Verbindung der beiden Werkstück-Teilkörper 1, 2 miteinander von der rechten Stirnseite des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 beginnend ausgeführt. Es wird also über den gesamten rechts von dem zweiten Werkstück-Teilkörper 2 liegenden Umfangsbe­ reich 13 des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 Material von rechts nach links in Richtung zur rechten Stirnseite 22 des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 transportiert und zum Teil in die Nuten 25, 25' hineingedrückt. Das mit­ tels des Drückvorganges in und vor die Nuten 25, 25' transportierte Material 16 des ersten Werkstück-Teilkör­ pers 1 sorgt auch hier wieder für eine feste Verbindung der beiden Werkstück-Teilkörper 1, 2 miteinander.

Der Außenumfang 23 des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 kann auch hier außer wie dargestellt in beliebiger ande­ rer Art und Weise ausgestaltet sein und z. B. eine Ver­ zahnung oder eine Riemenlauffläche aufweisen. Auch ist eine weitere Bearbeitung des radial äußeren Teils des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 nach dem hier bechrie­ benen Verbinden der beiden Werkstück-Teilkörper 1, 2 miteinander möglich, z. B. durch weitere Drückvorgänge und/oder spanende Bearbeitungsschritte.

Fig. 6 zeigt den zweiten Werkstück-Teilkörper 2 aus Fig. 5 in Stirnansicht auf seine in Fig. 5 rechte Stirnseite 22. Hier werden besonders Verlauf, Lage und radiale Länge der Nuten 25 (obere Zeichnungshälfte) und 25' (untere Zeichnungshälfte) deutlich. Weiterhin ver­ deutlicht die Fig. 6 die Rotationssymmetrie des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 mit seiner im Zentrum liegenden Durchbrechung 21 zu Aufnahme des hier nicht eingezeich­ neten ersten Werkstück-Teilkörpers 1.

Die Fig. 7a bis 7c zeigen anhand von Teilschnitten entlang der Linie VII-VII in Fig. 6 verschiedene Aus­ führungen der Nuten 25', hier mit rechteckiger, V-förmi­ ger und halbkreisförmiger Querschnittsform.

Fig. 8 schließlich erläutert eine Ausführung des Ver­ fahrens, bei der eine Umkehrung des Prinzips, wie es zu­ vor erläutert wurde, angewendet wird. Bei dieser Aus­ führung sind in dem ersten Werkstück-Teilkörper 1, der hier wieder eine massive Welle ist, an dessen Außen­ umfang 13 in Axialrichtung verlaufende Nuten 15 über den Umfang verteilt eingetieft. Weiterhin hat auch hier der erste Werkstück-Teilkörper 1 einen durch einen Durch­ messersprung gebildeten Anschlag 11. Gegen diesen An­ schlag 11 ist ein auch hier ein mit einer zentralen Durchbrechung 21 versehener zweiter, scheibenförmiger Werkstück-Teilkörper 2 auf den ersten Werkstück-Teilkör­ per 1 von rechts nach links aufgeschoben. Dieser zweite Werkstück-Teilkörper 2 besitzt in seinem der Durchbre­ chung 21 benachbarten Nabenteil eine Materialverdickung 27, die von der in Fig. 8 rechten Stirnseite 22 des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 nach rechts vorragt und die Durchbrechung 21 unmittelbar umgibt. Die Nuten 15 im ersten Werkstück-Teilkörper 1 liegen radial innen von dieser Materialverdickung 27. Dieser Zustand der beiden Werkstück-Teilkörper 1, 2 vor deren Verbindung mitein­ ander ist in der oberen Hälfte der Fig. 8 oberhalb der Längsmittelachse 10 dargestellt.

Die untere Hälfte der Fig. 8 unterhalb der Längsmittel­ achse 10 zeigt die beiden Werkstück-Teilkörper 1, 2 kurz vor dem Ende eines Drückvorganges zu deren Verbinden miteinander. Hierzu wurde eine Drückrolle 3 zunächst in Radialrichtung gemäß dem Bewegungspfeil 31 zugestellt, wobei die Drückrolle 3 eine Drehachse 30 aufweist, die unter einem spitzen Winkel zur Längsmittelachse 10, die gleichzeitig die Drehachse des ersten und zweiten Werk­ stück-Teilkörpers 1, 2 ist, verläuft. Durch diesen Drück­ vorgang wird mittels der Drückrolle 3 Material der Mate­ rialverdickung 27 bis zur teilweisen oder, wie gezeigt, vollständigen Ausfüllung der Nuten 15 radial nach innen bewegt. Im letzten Teil des Drückvorganges erhält die Zustellbewegung der Drückrolle 3 zusätzlich eine Bewe­ gungskomponente von dem zweiten Werkstück-Teilkörper 2 weg, um eine in Umfangsrichtung vollkommen gleichmäßige Materialverteilung zu gewährleisten.

Zur Vermeidung einer unerwünschten Verformung des zwei­ ten Werkstück-Teilkörpers 2 wird dieser während des Drückvorganges zweckmäßig an seiner in Fig. 8 linken Stirnseite 22' abgestützt.

Weiterhin werden auch bei diesem Drückvorgang in der Praxis zweckmäßig zwei oder drei symmetrisch in Umfangs­ richtung der Werkstück-Teilkörper 1, 2 verteilt ange­ ordnete Drückrollen 3 eingesetzt.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetri­ schen metallischen Werkstücks (4) durch verdreh- und verschiebungsfestes Verbinden zweier separat vorge­ fertigter, rotationssymmetrischer und konzentrisch zueinander angeordneter Werkstück-Teilkörper (1, 2),

• 1. wobei ein erster Werkstück-Teilkörper (1) eine zylindrische oder hohlzylindrische Grundform auf­ weist,
• 2. wobei ein zweiter Werkstück-Teilkörper (2) zumin­ dest eine zentrale, den ersten Werkstück-Teilkör­ per (1) aufnehmende Durchbrechung (21) und einen in Radialrichtung zum ersten Werkstück-Teilkörper (1) verlaufenden Nabenteil (20) umfaßt,
• 3. wobei am Außenumfang (13) des ersten Werkstück- Teilkörpers (1) ein Anschlag (11) ausgebildet oder angebracht wird,
• 4. wobei der zweite Werkstück-Teilkörper (2) zumin­ dest in dem der Durchbrechung (21) benachbarten Bereich seines Nabenteils (20) mit einer struktu­ rierten Oberflächenkontur versehen wird und
• 5. wobei der zweite Werkstück-Teilkörper (2) in Axial­ richtung auf den ersten Werkstück-Teilkörper (1) bis zu dessen Anschlag (11) aufgeschoben wird,
  dadurch gekennzeichnet, daß mittels mindestens eines Drückvorganges Material vom Außenumfang (13) des ersten Werkstück-Teilkör­ pers (1) in dessen Axialrichtung zumindest von einer Seite her zum zweiten Werkstück-Teilkörper (2) hin transportiert und zumindest teilweise in dessen strukturierte Oberflächenkontur hineingedrückt wird und daß für den Drückvorgang zwei oder mehr in Um­ fangsrichtung der Werkstück-Teilkörper (1, 2) gleich­ mäßig beabstandete Drückrollen (3) mit dem Außenum­ fang (13) des ersten Werkstück-Teilkörpers (1) gleichzeitig in Eingriff gebracht werden.

2. Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetri­ schen metallischen Werkstücks (4) durch verdreh- und verschiebungsfestes Verbinden zweier separat vorge­ fertigter, rotationssymmetrischer und konzentrisch zueinander angeordneter Werkstück-Teilkörper (1, 2),

• 1. wobei ein erster Werkstück-Teilkörper (1) eine zylindrische oder hohlzylindrische Grundform auf­ weist,
• 2. wobei ein zweiter Werkstück-Teilkörper (2) zumin­ dest eine zentrale, den ersten Werkstück-Teilkör­ per (1) aufnehmende Durchbrechung (21) und einen in Radialrichtung zum ersten Werkstück-Teilkörper (1) verlaufenden Nabenteil (20) umfaßt,
• 3. wobei am Außenumfang (13) des ersten Werkstück- Teilkörpers (1) ein Anschlag (11) ausgebildet oder angebracht wird,
• 4. wobei der erste Werkstück-Teilkörper (1) zumindest in seinem den Nabenteil (20) des zweiten Werkstück- Teilkörpers (2) aufnehmenden Bereich mit einer strukturierten Oberflächenkontur versehen wird und
• 5. wobei der zweite Werkstück-Teilkörper (2) in Axial­ richtung auf den ersten Werkstück-Teilkörper (1) bis zu dessen Anschlag (11) aufgeschoben wird,

dadurch gekennzeichnet, daß mittels mindestens eines Drückvorganges Material von der dem Anschlag (11) abgewandten Stirnseite (22) des zweiten Werkstück-Teilkörpers (2) in dessen Radialrichtung nach innen zum ersten Werkstück-Teil­ körper (1) hin transportiert und zumindest teilweise in dessen strukturierte Oberflächenkontur hineinge­ drückt wird und daß für den Drückvorgang zwei oder mehr in Umfangsrichtung der Werkstück-Teilkörper (1, 2) gleichmäßig beabstandete Drückrollen (3) mit der einen Stirnseite (22) des zweiten Werkstück-Teilkör­ pers (2) gleichzeitig in Eingriff gebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Bildung der strukturierten Ober­ flächenkontur Nuten (15, 25, 25') und/oder Zähne (24) erzeugt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nuten (25, 25') und/oder Zähne (24) in Axialrichtung und/oder in Radialrichtung des zweiten Werkstück-Teilkörpers (2) verlaufend erzeugt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Axialrichtung verlaufenden Nuten (25, 25') und/oder Zähne (24) am Innenumfang der Durch­ brechung (21) erzeugt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in Radialrichtung verlaufenden Nuten (25, 25') und/oder Zähne (24) an der einen, beim fertigen Werkstück (4) dem Anschlag (11) abge­ wandten Stirnseite (22) des zweiten Werkstück-Teil­ körpers (2) erzeugt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in Radialrichtung verlaufenden Nuten (25, 25') und/oder Zähne (24) von der Durchbrechung (21) ausgehend mit einer radialen Länge erzeugt werden, die nur einem Teil des Gesamtradius des zweiten Werkstück-Teilkörpers (2) entspricht.

8. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nuten (15) und/oder Zähne in Axialrich­ tung und/oder in Radialrichtung des ersten Werk­ stück-Teilkörpers (1) verlaufend in dessen Außenum­ fang (13) erzeugt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in Axialrichtung des ersten Werkstück-Teil­ körpers (1) in dessen Außenumfang (13) verlaufenden Nuten (15) und/oder Zähne mit einer axialen Lage und Länge erzeugt werden, daß sie sich von der Stirnsei­ te (22) des zweiten Werkstück-Teilkörpers (2), die beim fertigen Werkstück (4) dem Anschlag (11) abge­ wandt ist, ausgehend etwa gleich weit unter den zweiten Werkstück-Teilkörper (2) und von diesem weg erstrecken.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (15, 25, 25') und/oder Zähne (24) mit einer eckigen, vorzugsweise rechtecki­ gen oder trapezförmigen oder V-förmigen Querschnitts­ form erzeugt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (15, 25, 25') und/oder Zähne (24) mit einer gerundeten, vorzugsweise kreis­ bogenförmigen oder ovalen oder elliptischen Quer­ schnittsform erzeugt werden.