Verfahren zur spanlosen Formgebung von Kegelradritzeln mit Spiralverzahnung sowie Gesenk-, Press- bzw.
Giessform zur Durchführung des Verfahrens Die Vorteile der Herstellung von Zahnrädern durch einen spanlosen Arbeitsvorgang, insbesondere durch Schmieden, Pressen oder Walzen, liegen be kanntlich nicht nur in der durch die völlige Ein sparung oder wesentliche Verkürzung der kostspieli gen mechanischen Bearbeitungszeiten bei der Herstel- lung grösserer Stückzahlen gegebenen Wirtschaftlich keit,
sondern sehr wesentlich auch in der erhöhten mechanischen Festigkeit und Lebensdauer solcher Räder. Werden Radkörper von der Stange abge schnitten, dann wird der durch den Walz- oder Schmiedevorgang in der Stange erzeugte Längsfaser verlauf zerschnitten, und die Fasern verlaufen zu ,dem im Rad vorwiegend in Längsrichtung der Zähne, also quer zur Beanspruchungsrichtung. Dieser Faser verlauf wird zwar, wenn die Rohlinge vor der me chanischen Bearbeitung umgeschmiedet werden, ver bessert, aber beim Schneiden der Verzahnung werden die Fasern dann doch zum Teil wieder unterbrochen.
Demg--genüber weisen in zweckentsprechender Weise mit der Verzahnung geschmiedete, gepresste oder gewalzte Zahnräder einen Faserverlauf auf, welcher ,der Beanspruchungsrichtung weit besser entspricht und der auch bei einer allenfalls noch erforderlichen, nur mit einer geringen Spanabnahme verbundenen Nachbearbeitung nicht mehr zerstört wird. Ein wei terer Vorteil dieser Räder ist die mit dem span losen Formgebungsvorgang verbundene Verdichtung insbesondere der äusseren Schicht auf den Zahnflan ken der Räder.
Aus diesen Gründen dringen die spanlosen Her stellverfahren für Zahnräder auf den Gebieten, bei denen die für ihre wirtschaftliche Ausnutzung not w:ndige Voraussetzung genügender Stückzahlen ge- geb-n iss, in letzter Zeit immer mehr vor.
Es ist seit längerem bekannt und üblich, Stirn räder und Kegelräder mit geraden und schrägen Zähnen im Gesenk zu schlagen, wobei die Herstel lung der verwendeten Gesenke durch Einsenken eines Stempels von der Form des herzustellenden Rades oder Ritzels in den mit einer unter Berücksichti gung des zu verdrängenden Werkstoffes bemessenen Bohrung oder Aushöhlung versehenen Gesenkkörper oder durch spanende Bearbeitung erfolgt.
Dieses Verfahren der Formherstellung und das nachherige Schlagen der Räder in der Form ist aber nur dann ausführbar, wenn die Form ider Verzahnung ein Ausheben bzw. Herausdrehen des geformten Rades aus dem Gesenk zulässt. Das ist bei Stirnrädern mit geraden oder schrägen Zähnen, bei Kegeltellerrädern mit geraden oder bogenförmigen Zähnen und bei Kegelritzeln mit geraden Zähnen in der Regel der Fall.
Anders verhält es sich bei Kegelritzeln mit kurvenförmigem Zahnlängsverlauf. Da ider Zahnver lauf bei den bekannten Systemen von Kegelrädern mit gekrümmten Zähnen nicht einer Schraubenlinie konstanter Steigung entspricht, ist es in der Regel nicht möglich, diese Ritzel aus einer sie völlig ein hüllenden Form herauszuschrauben. Das ist .der Grund, weshalb derartige Ritzel trotz der gerade bei ihnen besonders wertvollen Vorteile des Schmie dens oder Pressens bisher nicht nach diesem Verfah ren hergestellt werden können.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das es durch die Verwendung einer in Richtung der Verzahnungs- achse in mehrere Scheiben von beschränkter Höhe unterteilten Press-, Gesrenk- oder Giessform ermög licht, derartige Ritzel warm zu pressen, zu schmieden oder zu giessen.
Die Unterteilung der Form ermöglicht ein zwangfreies Herausdrehen des Ritzels, nachdem die umhüllende Schliessform geöffnet ist und dadurch eine Relativverschiebung oder Verdrehung der ein zelnen Ringe gegeneinander ermöglicht wird.
Die Verwirklichung des Erfindungsgedankens am Beispiel einer Pressform ist aus der Zeichnung näher zu ersehen. In dieser stellt dar: Fig. 1 einen Längsschnitt der geschlossenen Form mit dem strichpunktiert eingezeichneten Werkstück rohling, Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie <B><I>A -A</I></B> der Fig. 1, Fig.3 einen Querschnitt längs der Linie B-B der Fig. 1,
Fig.4 einen Längsschnitt eines Satzes Form scheiben mit einer anderen Ausbildung der Press- form, FiQ.5 eine Draufsicht auf die Innenform der obersten Formscheib-- von Fig. 4, Fit-. 6 einen teilweisen Längsschnitt entlang der Linie C-C der Fig.2 mit einer gegenüber Fig. 1 etwas geänderten Ausführung der Form, Fig. 7 einen teilweisen Querschnitt längs d.
-r Linie<B>D</B> -D der Fig. 6, Fig.8 einen teilweisen Längsschnitt längs der Linie E-E der Fig. 6.
In Fig. 1 stellt 1 den knüppelförmigen Werk stückrohling dar, der an seinem unteren Ende auf etwa 1/3 seiner Länge auf Schmiedetemperatur er wärmt wird, ehe er in .die Form hineingebracht wird. Die Pressform besitzt ein Unterteil 2, das auf dem Tisch festgeschraubt wird und mit einer zylindri schen Ausdrehung 3 versehen ist. In dieser sind im Fall des Beispiels der Fig. 1 vier Formscheiben 4 mit der Negativform des Spiralkegelritzels aufgenommen.
Die vier Scheiben sind bei der dargestellten Ausfüh rung durch eine Passfeder 5 in einer relativen Dreh stellung festgelegt. Zwei im Unterteil verschraubte Bolzen 6, 7 gehen mit etwas Spiel durch zwei Boh rungen der Formscheiben 4 hindurch und lassen eine kleine, durch ihre Bunde 8 und die Einsenkungen 9 in der obersten Scheibe begrenzte Höhenverschie bung der Formscheiben 4 zu.
Zwei Führungsbacken 10, 11, die .an den beiden Enden zweier waagrecht beweglicher Kolben 12, 13 befestigt sind, welche in nicht dargestellten öldruckzylindern im Sinne der Pfeile 14 und 15 hin und her verschoben werden können, umschliessen den Schaft des Rohlings auf dem grössten Teil seiner Länge mit etwas Spiel. Das obere Schaftende des Rohlings ragt in die zylindri sche Bohrung eines senkrecht beweglichen Pressstem- pels 16 hinein. Ein zweiter, den Stempel 16 um schliessender Stempel 17 setzt sich auf die Führungs backen 10, 11 in ihrer zusammengefahrenen Stellung auf.
Die Stempel 16 und 17 werden durch nicht dargestellte öldruckkolben angetrieben.
Die Höhe der Formscheiben 4 und ihre Höhen verschiebbarkeit sind so bemessen, dass sich das gepresste Ritzel nach Hochfahren der Pressstempel 16, 17 und Auseinanderfahren der Führungsbacken 10, 11 aus der Innenform zwanglos nach oben herausdrehen lässt, wobei sich die einzelnen Form scheiben so weit voneinander lüften, wie es dafür erforderlich ist.
Fig.4 und 5 zeigen .einen Satz Formscheiben, der sich von dem der Fig. 1 dadurch unterscheidet, dass die durch ihn gebildete Innenform nicht das genaue Negativ der Ritzelverzahnung darstellt, son dern dass die Zahnlücken in den einzelnen Scheiben geradlinig unter dem mittleren Spiralwinkel der Rit- zelverzahnung innerhalb der Scheibenbreite verlau fen und dass sie ein das Fertigprofil mit ausreichen der Zugabe umhüllendes, gegebenenfalls auch gerad linig begrenztes Profil aufweisen. Diese Ausbildung lässt eine leichtere Herstellung der Formscheiben ohne besondere Hilfsmittel zu.
Die in einer solchen Form gepressten Ritzel .müssen natürlich zerspanend nachgzarbeitet werden, während die in einer dem genauen Negativ der Ritzelverzahnung entsprechen den Pressform hergestellten Ritzel dessen nicht be dürfen und nach dem Härten sofort geläppt werden können.
Die genaue Negativform des Ritzels in den Form scheiben kann nach einem der bekannten Verfahren, z. B. durch Einsenken eines harten Pressstempels von der Form des Ritzels unter gleichzeitigem Drehen der Scheiben gegeneinander, durch Elektroerosion oder durch spanendes Einarbeiten hergestellt wer den.
Fig. 6 bis 8 zeigen eine Ausführung der Press- form, bei der anstelle der parallel flankigen Pass- feder 5 ein Keilstück 18 mit einem nicht selbst hemmenden Keilwinkel ang; ordnet ist. Das Keil stück sitzt in einem keilförmigen, durch die vier Formscheiben hindurch gehenden Schlitz und legt sich mit seinem abgeschrägten oberen Ende 19 gegen die entsprechend geneigte ebene Grundfläche 20 einer in die Führungsbacke I l eingearbeiteten Nute 21 an. Eine Druckfeder 22 unter dem Keilstück 18 drückt dieses :stets nach oben.
Die Halteschrauben des Keil stückes sitzen, um dies zu ermöglichen, in Langlö chern 23. Die Bohrungen 24 in den Formscheiben, durch welche die Bolzen 6, 7 hindurchgehen, sind in diesem Falle in tangentialer Richtung als Lang löcher ausgebildet. Beim Auseinanderfahren der Füh rungsbacken 10, 11 wird das Keilstück 18 von der Feder 22 in die in Fig. 8 gestrichelt angedeutete obere Lage gedrückt, so dass die Formscheiben sich um das entstehende seitliche Spiel gegeneinander ver drehen können.
Die Arbeitsweise ist wie folgt: Bei auseinandergefahrenen Führungsbacken 10, 11 und hochgefahrenen Pressstempeln 16, 17 wird der Knüppelrohling mit seinem erwärmten Ende nach unten in die Form hineingestellt und die Führungs backen zusammengefahren. Sodann senkt sich zu nächst der äussere, ringförmige Stempel 17 auf die Führungsbacken und presst über diese die Form scheiben zur geschlossenen Form zusammen, wo bei im Falle der Ausführung der Form nach Fig. 6 bis 8 auch zugleich ,das Keilstück 18 nach unten ge- drückt wird und damit die richtige Drehstellung der Scheiben sichert.
Dann wird der innere Stempel 16 heruntergefahren, der den erwärmten Werkstoff zum Fliessen bringt, so dass er die Form vollständig aus- füllt. Nach erfolgtem Pressvorgang fahren die Stem pel hoch und die Führungsbacken auseinander, und das gepresste Werkstück kann entnommen werden.