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Verfahren zum Einwalzen der Zahnprofile an Zahnrad-Werkstücken.
Die Erfindung bildet ein Verfahren zum Einwalzen der Zahnprofile an Zahnradwerkstücken. Versuche haben ergeben, dass es möglich ist, ein gewalztes Zahrad, das besser als eines der bisher hergestellten ist, dadurch zu erlangen, dass dem bewegten Werkstück und der Matrize während des Walzvorganges eine Umlaufzahl von mehr als 75 bis etwa 400 Umdrehungen in der Minute erteilt wird, wodurch die erzeugten Zähne erhöhte Dichte und Festigkeit erhalten. Durch diese hohe Umlaufszahl wird ein wirksameres Zusammendrängen des Metalls als bisher erreicht und es kann sich das Metall unter der bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit erzeugten Stosswirkung leichter verschieben.
Es ist von Wichtigkeit, dass die Matrize bei der Berührung mit dem Werkstück nicht zu hoch erhitzt wird. Infolge der hohen Arbeitsgeschwindigkeit des Verfahrens erfolgt die Berührung des heissen Werkstückes mit der Matrize nur so geringe Zeit, dass die Matrize nicht sehr erhitzt werden kann. Sie verliert daher nicht ihre Gestalt. Ein weiterer Vorteil der hohen Arbeitsgeschwindigkeit besteht darin, dass die Annäherungsbewegung zwischen Matrize und Werkstück zur Herstellung der Zahnprofile für jede Umdrehung des Werkstückes und der Matrize auf eine sehr kleine Entfernung begrenzt wird.
Daher wird die zum Antrieb des Werkstückes erforderliche Drehkraft sehr vermindert und es ist ein Gleiten oder Verschieben des Werkstückes in seinem Halter vermieden, was wichtig ist, da die Verschiebung des Werkstückes in bezug auf die Matrize eine ungenaue'Herstellung der Zahnprofile verursacht. Infolge der hohen Geschwindigkeit, mit der das Walzen erfolgt, wird der sich auf dem Werkstück bildende Hammerschlag selbsttätig abgeschlagen.
Mittels des Verfahrens nach der Erfindung werden Zahnprofile hergestellt, deren Kanten eben so scharf sind, wie die von geschnittenen Zahnprofilen, weil das Metall durch Stoss in die Matrize gedrückt wird. Diese Stosswirkung ist eine Folge der hohen Geschwindigkeit der Teile während des Walzens. Mit dem Verfahren nach der Erfindung können Zahnräder mit scharfkantigen Zähnen hergestellt werden, wenn dem Werkstück und der Matrize Umlaufszahlen von 75 bis zu 400 in der Minute erteilt werden. Die erhaltenen Zahnräder besitzen äusserste Dichte, Festigkeit und Dauerhaftigkeit und ein feines Gefüge.
Das Gefüge des Metalls in dem Werkstück wird während des Walzens nicht zerschnitten, sondern folgt der gezahnten Gestalt des Zahnrades derart, dass das Metallgefüge des fertig hergestellten Zahnrades nach einer Pyramidenform zusammengedrängt wird, so dass die Zähne Biegungs-oder Abscherungsbeanspruchungen gegenüber einen hohen Widerstand aufweisen.
Die Zahnräder werden zweckmässig unmittelbar aus dem mittels des Fallhammers geschmiedeten Werkstücken ohne Maschinenarbeit hergestellt. Die Werkstücke besitzen einen äusseren Durchmesser, der annähernd dem Teilkreisdurchmesser der hergestellten Zahnräder entspricht. Während des Walzvorganges verschiebt sich das Metall und nimmt einen grösseren Durchmesser ein, so dass praktisch kein Materialverlust auftritt und nur wenig Überschuss notwendig ist, um, zu bewirken, dass die Zähne der Matrize vollständig durch das Metall des Werkstückes angefüllt werden.
Das erhaltene Zahnrad ist für viele Zwecke anwendbar, ohne dass es einer weiteren
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das Zahnrad fertig bearbeitet werden, beispielsweise dadurch, dass es mit einem anderen Zahnrad zusammenläuft oder durch Zusammenlaufen mit einem anderen Rade in einer reibenden oder schleifenden Mischung während weniger Minuten. Die Zahnräder können noch einer Hitzebehandlung oder Härtung unterworfen werden. Da das Gefüge des Metalls sich schon während des heissen Zustandes bei der Herstellung der Zähne verändert hat und keine inneren Beanspruchungen vorhanden sind, übt das Härten keinen Einfluss auf das Gefüge des Metalls aus, wie dies bei geschnittenen Zahnrädern der Fall ist.
Zweckmässig wird ein Werkstück aus kohlenstoffreichem Stahl verwerdet, so dass die abschreckende Wirkung bei seiner Berührung mit der verhältnismässig kalten Matrize während der hohen Walzgeschwindigkeit dem Zahnrade eine gehärtete Oberfläche verleiht, ohne dass eine zusätzliche Härtung oder Bearbeitung erforderlich ist.
Die Figur zeigt ein Segment eines nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Zahnrades. Die dünnen unregelmässigen Linien zeigen die Art und Weise, in der das Metallgefüge der Gestalt der Zähne folgt und der punktierte Teil der Zahnradfläche gibt die zunehmende Dichte an, die eine Folge der Zahnherstellung ist. Hieraus geht hervor, dass infolge des neuen Herstellungsverfahrens das Metallgefüge zu einer Pyramide geformt und das Zahnmaterial zusammengedrängt wird, so dass ein dichteres und feineres Gefüge erhalten wird.