CH438894A - Verfahren zur Fertigung von Formstücken beispielsweise Zahn- und Kettenrädern, und Presswerkzeug zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Fertigung von Formstücken beispielsweise Zahn- und Kettenrädern, und Presswerkzeug zur Durchführung des Verfahrens

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CH438894A
CH438894A CH346365A CH346365A CH438894A CH 438894 A CH438894 A CH 438894A CH 346365 A CH346365 A CH 346365A CH 346365 A CH346365 A CH 346365A CH 438894 A CH438894 A CH 438894A
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Ivanovich Federov Leonid
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Zawod Gomselmash
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/28Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/30Making machine elements wheels; discs with gear-teeth

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Description


      Verfahren    zur     Fertigung    von     Formstücken        beispielsweise        Zahn-    und     Kettenrädern,     und Presswerkzeug zur     Durchführung    des     Verfahrens       Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur  Fertigung von Formstücken, beispielsweise     Zahn-    und       Kettenrädern,    durch Lochen eines zentralen Basisloches  im Rohling, Stauchen und radiales Pressen desselben,  und auf ein Presswerkzeug zur     Durchführung    des Ver  fahrens,

   welches Werkzeug zwei einander gegenüber  stehende     Hauptpressstempel,    die sich gegenseitig nähern  können und den     Rohling    stauchen, und einen an einem  der     erwähnten        Hauptpressstempel    befestigten Dorn be  sitzt, der zur Erzeugung eines zentralen Basisloches im  Rohling dient.  



  Der neuzeitliche Maschinenbau stellt hohe Anforde  rungen an Werkstücke dieser Art, in erster Linie an die  genaue Ausführung der     Radkranz-Hauptteile    und kon  zentrische Lage des Radkranzes in bezug auf das Zen  tralloch.  



  Es ist die Fertigung erwähnter Werkstücke durch  ein     Pressverfahren    bekannt, bei dem der Rohling zu  nächst die Form der     erforderlichen        Mantelfläche,    und  die Stirnflächen erhalten ihre vorgegebene     Form    dadurch,  dass mit gestauchtem Metall der     Innenraum    des     Press-          werkzeuges    ausgefüllt wird, dem die gewünschte Konfi  guration     erteilt    wird.  



  Es ist auch eine Vorrichtung zur Fertigung erwähn  ter Werkstücke bekannt, die die Form eines     Presswerk-          zeuges    mit Pressstempel besitzt, wobei letzterer mit  einem Lochdorn ausgerüstet ist, der einer     Stirnseite    und  dem Zentralloch die erforderliche Form gibt. Das     Press-          werkzeug    enthält auch eine ringförmige Matrize, deren  Innenfläche die negative Konfiguration der Werkstück  umfangfläche hat (d. h. die Matrize hat einen Radkranz  mit Innenverzahnung). Der     Matrizenring    besitzt einen  Boden mit vorgegebener Konfiguration, durch den die  zweite Stirnfläche des Werkstückes geformt wird.  



  Das Presswerkzeug besitzt eine     Teilfuge    in der Ebene,  die mit der Stirnfläche des Werkstückes zusammenfällt.  Der Pressstempel kann sich nur in Richtung der Ma  trize bewegen. Seine Bewegungsrichtung ist dieselbe wie  die Richtung der     Zahnprofil-Mantelfläche    des Werk  stückes.         Das    bekannte Verfahren zur     Formgebung    der Werk  stücke sowie auch das durch das Verfahren bedingte  kinematische Schema des zur Durchführung des Ver  fahrens erforderlichen Werkzeuges besitzen folgende  Nachteile.  



  Nach diesem Verfahren ist es     unmöglich,    ohne Wand  schrägen Werkstücke zu fertigen, welche grosse Mantel  flächenmasse, beispielsweise eine bedeutende Radkranz  breite, besitzen, da die in die gezahnte     Matrize        einge-          pressten    Werkstücke in ihr durch elastische     Verfor-          mungskräfte    festgehalten werden, welche beim     Aus-          stossen    der Werkstücke aus der Matrize überwunden  werden müssen.  



       ,Ausserdem    ist in diesem Falle die teuere gezahnte  Matrize erhöhtem Verschleiss unterworfen, da sie so  wohl beim Ausfüllen ihrer Vertiefungen mit Metall wie  beim Gleiten des fertigen Pressteils entlang der     Zahn-          mantelfläche    während des     Herausstossens    desselben stark  abgenutzt wird.  



  Nach dem bekannten Verfahren ist es schwer, einen  intensiven     Metallfluss    in den Randgebieten des Rohlings,  die den Zahnkranz bilden, zu erzielen, da der Druck nur  im     Rohlingszentrum    durch den Dorn und auf die Stirn  seiten durch den Pressstempel ausgeübt wird.

   Da die     An-          griffsstellen    der Arbeitsdrücke von der Zone der intensiv  sten plastischen     Metallverformung    entfernt sind und die  Bewegungsrichtung des Werkzeuges nicht mit der     Me-          tallflussrichtung    bei der Bildung der     Werkstückformteile     zusammenfällt, ist es schwer, das ganze     Relief    entlang  der     Matrizenmantelfläche    zu füllen. Letzteres kann nur  durch erhöhte Arbeitsdrücke erreicht werden.  



  Bei dem bekannten     kinematischen    Schema des     Werk-          zeuges    ist es     unmöglich,    Werkstücke ohne radialen Grat  in der Teilfuge des Presswerkzeuges zu fertigen, da die       Verformung    des Metalls in den Randgebieten bedeutend  früher beginnt, als das Presswerkzeug voll geschlossen  wird, und da der     Metallfluss    in Achsrichtung nicht durch  die Oberfläche des Pressstempels verhindert wird.  



  Ausserdem ist es unmöglich, nach diesem Verfahren  Werkstücke mit in bezug auf das Zentralloch genau kon  zentrischem Radkranz zu fertigen, da der     Dorn,    durch      den das Zentralloch erzeugt wird, in den Pressstempel  eingesetzt und mit dem Oberteil des Presswerkzeugs ver  bunden ist, während die Matrize, in der der Radkranz  seine Form erhält, am     Unterteil    des Presswerkzeugs  befestigt ist. Es ist schwer, eine hohe Genauigkeit ihrer  gegenseitigen Lage zu erzielen, da die Kopplung der       Presswerkzeughälften    im Bewegungssitz erfolgt, das  heisst, dass eine gewisse Luft vorhanden ist, deren     Grös-          se    auch die Exzentrizität des Radkranzes in bezug auf  das Zentralloch bestimmt.  



  Die oben aufgezählten Nachteile des bekannten     Form-          gebungsverfahrens    für Formstücke, beispielsweise Zahn  räder, machen es in ihrer Gesamtheit     unmöglich,    das  Verfahren zur plastischen masshaltigen Fertigformge  bung zu     verwenden.    Das     bekannte        Formgebungsverfah-          ren    für Werkstücke gehört zu den     Rohbearbeitungs-          verfahren,    da es nur den an Vorbereitungsvorgänge  gestellten Anforderungen genügt.

   Die nach dem bekann  ten Verfahren gefertigten Werkstücke haben an der  Stirnfläche Grat und werden als Rohlinge für Weiter  bearbeitung, beispielsweise Zahnfräsen u. a. verwandt.  



  Dagegen ist aus der Praxis klar ersichtlich, dass die  Fertigung von Formstücken des Zahnradtyps wirtschaft  lich rationell nur durch genaue Verfahren mit plastischer  Formgebung erfolgen kann, bei denen es vollkommen  überflüssig ist, den Zahnkranz spanend zu bearbeiten.  



  Dies ist dadurch zu erklären, dass die am     Rohling     vorhandenen geschmiedeten Zähne die spanende Bear  beitung des Rohlings bedeutet, während die geringe  Metalleinsparung beim Auspressen der Zahnlücken we  gen     äusserst    komplizierter Herstellung der Zähne und  wegen Schwierigkeiten bei nachfolgender spanender Fer  tigbearbeitung solcher Rohlinge nicht gerechtfertigt wird.  



  Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben  erwähnten Nachteile zu beseitigen.  



  Das     erfindungsgemässe    Verfahren ist dadurch ge  kennzeichnet, dass der Rohling gleichzeitig mit dem  Stauchen auf dem Lochdorn durch aktive Arbeitskräfte  in mindestens drei radialen Richtungen gepresst wird,  wobei ein     Mehrrichtungs-Metallfluss    und masshaltige  Fertigformung des Werkstückes in einem Arbeitsspiel  sichergestellt werden.  



  Dieses     Verfahren    gestattet, Formstücke, beispielsweise  Zahn- und Kettenräder, zu erzeugen, die keine zusätz  liche Fertigbearbeitung erfordern und deren Oberflächen  güte und genaue Konfigurationsausführung und Einhal  tung der Hauptausmasse es     ermöglicht,    sie direkt nach  dem Pressen in Maschinen     einzubauen.     



  Das Presswerkzeug zur Durchführung dieses Ver  fahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass es mit in Ra  dialführungen des einen der     Hauptpressstempel    sitzen  den Zusatzstempeln ausgerüstet ist, die sich zwischen  den     Hauptpressstempeln    befinden, welche mit ihren  Oberflächen die Arbeitsteile der Zusatzstempel über  decken und als Führungen bei deren Näherung dienen.  



  Nachstehend wird die Erfindung durch ein     konkretes     Ausführungsbeispiel und beigefügte Zeichnungen erläu  tert; es zeigt       Fig.    1 das     Prinzipschema    des Presswerkzeugs mit  eingelegtem Rohling in der Ausgangsstellung;       Fig.    2 dasselbe bei der Näherung der     Hauptpress-          stempel    (beim Lochen und Stauchen des Rohlings).

   Die  Pfeile geben die Richtung der sich     nähernden        Press-          stempel    und der angelegten Kräfte an;       Fig.    3 dasselbe bei der Näherung der Zusatzstempel  (beim radialen Pressen und Stauchen des Rohlings);         Fig.    4 einen     Axialschnitt    durch ein nach dem     erfin-          dungsgemässen        Verfahren    gefertigtes Werkstück;       Fig.    5 dasselbe in der Draufsicht;

         Fig.    6 das     Prinzipschema    des Presswerkzeuges einer  Presse ohne in radialer Richtung bewegliche Arbeits  organe und zwar eine Ausführungsform, bei der die  Zusatzstempel mit dem unteren     Hauptpressstempel    eine  Baugruppe bilden;       Fig.    7 dasselbe und zwar eine Ausführungsform, bei  der die Zusatzstempel mit dem oberen     Hauptpressstem-          pel    eine Baugruppe bilden;       Fig.    8 dasselbe mit Stossdämpfer zum Rohlings  tauchen, das Presswerkzeug befindet sich in der Aus  gangsstellung (eine Ausführungsform);

         Fig.    9 dasselbe während des radialen Pressens und       Stauchens    des Rohlings;       Fig.    10 die Seitenansicht des Zusatzstempels (eine  Ausführungsform) und       Fig.    11 dasselbe in der Draufsicht.  



  Die dargestellte Vorrichtung zur Fertigung von Form  stücken, beispielsweise Zahnrädern, ist ein     Presswerk-          zeug        (Fig.    1, 2, 3), das aus zwei in einer Linie     ange3rd-          neten        Hauptpressstempeln    1 und 2 besteht, die sich  einander nähern können und den Rohling 3 stauchen und  deren Arbeitsflächen eine vorgegebene Gestalt 4 bzw. 5  besitzen, um den Stirnseiten des Rohlings 3 die erforder  liche Form zu geben.  



  Die in einer Ebene und radial um die     Hauptpress-          stempel    1 und 2 angeordneten Zusatzstempel 6 stehen in  einem rechten Winkel zu deren Längsachse. Diese Zu  satzstempel 6 pressen den Rohling in radialer Richtung  und geben hauptsächlich seiner Aussenfläche die ge  wünschte Form. Während des Pressens nähern sie sich  ebenfalls dem Zentrum, wobei sie in den     Radialführun-          gen    des einen der     Hauptpressstempel    verschoben wer  den. Ihre Anzahl hängt von der Zahl der Formtale, bei  spielsweise der Zähne bei Zahn- und Kettenrädern, ab,  die an der     Werkstückmantelfläche    erzeugt werden sollen.  



  Der eine der     Hauptpressstempel,    beispielsweise der       Pressst-.mpel    1, besitzt einen     Dorn    7, der den Rohling 3  locht und dem Zentralloch seine Form gibt. Die Konfi  guration des Dorns 7 wird durch die Form des Loches  bestimmt. Er kann daher zylindrisch, konisch, glatt oder  gezahnt sein.  



  Die Arbeitsflächen 4 und 5 der     Hauptpressstempel     1 und 2 überdecken vollkommen die Arbeitsteile (die       Endteile)    9 der Zusatzstempel 6, die zwischen den     Haupt-          pressstempel    1 und 2 in den Rohling 3 eindringen, sowie  auch die Zone des plastischen Metallflusses.  



  Hierbei dienen die Arbeitsflächen 4 und 5 der     Haupt-          pressstempel    1 und 2 sozusagen als Führungen bei der  Verschiebung der Zusatzstempel 6. Da die Arbeitsteile 9  der Zusatzstempel 6 in Richtung der     Hauptpressstempel-          Näherung    beweglich (schwimmend) ausgebildet sind, lie  gen sie zuverlässig an den Arbeitsflächen 4 und 5 der       Hauptpressstempel    1 und 2 an. Hierdurch wird eine  masshaltige Formgebung des Radkranzes über die ganze  Höhe gewährleistet und die Bildung von frontseitigem  oder radialem Grat am Werkstück vermieden.  



  Der Rohling 3 wird nach einem der bekannten Ver  fahren gefertigt. Er kann mit oder ohne Loch ausge  führt werden. Wenn im Rohling ein Loch vorgesehen  ist, so soll sein Durchmesser geringer sein also der  Aussendurchmesser des Dorns 7 u. zwar um die Zugabe,  die erforderlich ist, um das Relief der Oberflächenform  des Dorns 7 vollkommen auszufüllen.      Beim Arbeitsvorgang wird der Rohling 3 auf die Ar  beitsfläche 5 des     Hauptpressstempels    2 gelegt. Danach  nähern sich die beiden     Hauptpressstempel    1 und 2 ein  ander     (Fig.    1).  



  Bei der relativen Näherung der Pressstempel 1 und 2  dringt der Dorn 7 in den Rohling 3 ein und erzeugt in  ihm das Zentralloch B. Der Rohling 3 wird, nachdem  die Arbeitsflächen 4 und 5 der     Hauptpressstempel    1 und  2 ihn berührt haben, gestaucht     (Fig.    2).  



  Die Näherung der Arbeitsflächen 4 und 5 der     Haupt-          pressstempel    1 und 2 wird durch die Höhe      a     der       Arb:itsteile    der Zusatzstempel 6 begrenzt, die auf diese  Weise die Grösse der Näherung der     Hauptpressstempel     1 und 2 und demzufolge auch die Höhe  b  des Rad  kranzes 10 des Werkstücks bestimmen     (Fig.    4).  



  Durch Berührung der Arbeitsteile 9 der Zusatz  stempel 6 mit den Arbeitsflächen 4 und 5 der     Hauptpress-          stempel    1 und 2 erfolgt der Schluss des Presswerkzeuges,  wonach der Arbeitshub der Zusatzstempel 6 eingeschal  tet wird, die im Zwischenraum zwischen den Arbeits  flächen 4 und 5 der     Hauptpressstempel    1 und 2 wie in       Führungen    verschoben werden und den Rohling 3 in  radialer Richtung pressen     (Fig.    3).  



  Das Fertigungsverfahren und das kinematische Sche  ma des     Presswerkzeuges    gewährleisten, dass die aktiven  Kräfte entsprechender beweglicher Elemente (der Stem  pel 1, 2 und 6) des Presswerkzeuges in verschiedenen,  mindestens in drei, Richtungen auf den Rohling 3 ein  wirken. Hierdurch wird ein intensiver     Mehrrichtungs-          Metallfluss    und plastische masshaltige Fertigformgebung  der     Werkstückteile    sichergestellt.  



  Durch das Eindringen des Dorns 7 in den Rohling 3  fliesst das Metall aus der Mitte den Randgebieten zu  und zwar sowohl in radialer Richtung als auch in Rich  tung der Stirnseiten des Rohlings 3.  



  Wenn der Dorn 7 eine gezahnte, beispielsweise     schlitz-          förmige        Oberfläche    besitzt, so entsteht bei seinem Ein  dringen in den Rohling 3 auch ein umgekehrt gerichteter  radialer Metallfluss von den Randgebieten zum Zentrum.  



  Beim Stauchen des Rohlings 3 zwischen den     Haupt-          pressstempeln    1 und 2 fliesst das Metall in radialer Rich  tung sowohl den Randgebieten, als auch der Mitte des  Rohlings 3 zu.  



  Beim Pressen in radialer Richtung werden durch das  Zusammendrücken des Rohlings 3 von allen Seiten her  Bedingungen für einen Metallfluss sowohl in Richtung  der     Werkstückstirnseiten    11 und 12, als auch in radialer  Richtung von den Randgebieten zum Zentrum und vom  Zentrum zu den Randgebieten geschaffen, d. h. entge  gen der Bewegung der     Hauptpressstempel    1 und 2.  



  Auf diese Weise entsteht bei dem     erfindungsgemäs-          sen        Verfahren    während der     Verformung    des Rohlings 3  ein durch die beweglichen Stempel 1, 2 und 6 erzeugter       Mehrrichtungs-Metallfluss    und die     Formstückoberflä-          chen    werden durch Kopieren der Form der Stempel  arbeitsteile, die mit dem Rohling 3 in Berührung gelan  gen, gebildet. Es werden also bei einem Arbeitshub des  Presswerkzeuges alle Oberflächen des kompliziert ge  stalteten Werkstückes geformt.  



  Da die Zusatzstempel 6, die dem Zahnkranz 10 seine  Gestalt erteilen, mit dem Dorn 7 und mit einem der       Hauptpressstempel,    beispielsweise mit dem Pressstempel  1, eine Baugruppe bilden, sind die Voraussetzungen für  eine masshaltige Fertigformgebung des Werkstückes und  zwar seines Zahnkranzes 10, des Zentrallochs 8 und der  Stirnseiten 11 und 12     (Fig.    4 und 5) gegeben, weil der  Pressstempel 1 die radialen Arbeitsvorschübe aller Zu-         satzstempel    6 und diese wiederum die Näherung der       Hauptpressstempel    1 und 2 begrenzen.  



  Es ist zweckmässig, als Antrieb für die Arbeits  bewegungen aller beweglichen     Presswerkzeugteile    eine  Spezialpresse zu benutzen, die ein     bewegliches    Haupt  organ     (Stösselschritten)    und eine     vorbestimmte    Anzahl  von Zusatzschlitten besitzt, die radial um den     Haupt-          stösselschlitten    angeordnet sind und in senkrechter zu  dessen     Längsachse    Richtung verstellt werden können.  



  Zur     Fertigung    von     Formstücken    nach dem     erfin-          dungsgemässen        Verfahren    können auch einfachwirkende  Standardpressen, d. h. Pressen mit nur einem beweglichen  Arbeitsorgan, verwandt werden. In diesem Falle wird  zur Verschiebung der Zusatzstempel 6 eine Vorrichtung  vorgesehen, die für deren Arbeitsbewegung beim Pressen  in     radieler    Richtung und darauffolgende Rückführung  in die Ausgangsstellung sorgt.  



  Als Vorrichtung, die eine radiale Näherung der Zu  satzstempel 6 durch Umformen der fortschreitenden  Bewegung des     Stösselschlittens    13 der Presse gewähr  leistet, wird eine Vorrichtung     (Fig.    6, 7) verwandt, die  aus schrägen Flächen 14 an den Stirnseiten der Zusatz  stempel 6 und     keilförmigen    Anschlägen 15 besteht, wo  bei die letzteren an der Platte 16 des Presswerkzeugs  befestigt sind und Arbeitsflächen mit ähnlichen Ab  schrägungen aufweisen.  



  Die Zusatzstempel 6 können entweder mit dem un  teren     Hauptpressstempel    2     (Fig.    6) oder mit dem oberen       Hauptpressstempel    1     (Fig.    7) zu einer Baugruppe ver  einigt sein.  



  Einer der     Hauptpressstempel,    beispielsweise     Press-          stempel    1, ist mit der Platte 17     (Fig.    6) verbunden, wäh  rend der zweite     Hauptpressstempel    2, der mit den Zu  satzstempeln 6 verbunden ist, abgefedert ist und beweglich  in der Platte 16 des Presswerkzeuges sitzt. Er kann durch  den anderen     Hauptpressstempel    1 in dessen Bewegungs  richtung verschoben werden. Eine beliebige     Platte    16 oder  17 wird am     Stösselschlitten    13 beziehungsweise am     Pres-          sentisch    18 befestigt.  



  Auf diese Weise verwandelt die beschriebene Vor  richtung die fortschreitende Arbeitsbewegung des     Stös-          sels    13 und des einen mit ihm verbundenen     Hauptpress-          stempels,    beispielsweise des Pressstempels 1, in Bewegun  gen der Zusatzstempel 6 in radialen Richtungen und  nimmt gleichzeitig die Vertikalkomponente der Stauch  kraft beim Stauchen des Rohlings 3 auf.  



  Wenn einer der     Hauptpressstempel,    beispielsweise  Pressstempel 2, durch eine mächtige     Stossdämpfervor-          richtung,    beispielsweise durch eine     pneumohydraulische     Vorrichtung, deren Druck auf den     Hauptpressstempel     2 nicht von dem Winkel der schrägen Arbeitsfläche des       keilförmigen    Anschlags 15 und damit von der auf den       Pressenstössel    13 wirkenden Kraft abhängt und der zum  Stauchen des Rohlings 3 beim Pressen in radialer Rich  tung ausreichend ist, abgefedert wird,

   so entlastet der  vom Stossdämpfer erzeugte Gegendruck vollkommen der  Oberteil des Presswerkzeugs von der     Stauchkraft.    Hier  bei vollzieht sich der     Presswerkzeugschluss    entlang der  Arbeitsfläche eines der     Hauptpressstempel    unabhängig  von dem Druck auf den     Pressenstösselschlitten    13.  



  Nachstehend wird eine konstruktive Ausführungs  form des     Presswerkzeuges    beschrieben, das     mit    einer  Vorrichtung zur radialen Näherung der Zusatzstempel  und mit einem mächtigen Stossdämpfer ausgerüstet ist.  



  Das     Presswerkzeug    mit     Stützenführung    ist paketartig  ausgebildet     (Fig.    8 und 9). Das Paket besitzt eine obere      17 und eine untere 16 Platte, die durch die Stützen 19  miteinander verbunden sind.  



  Der Arbeitsteil des oberen     Hauptpressstempels    1,  der bei der     Formgebung    mit dem     Rohling    3 in Berüh  rung gelangt, ist als eine flache Rundscheibe vorgege  bener     Gestalt    ausgeführt, die für die Formgebung der  Stirnseiten und der Formteile der Radnabe des Werk  stücks 3 sorgt.

   Die Scheibe wird aus hochlegiertem Stahl       gefertigt,    besitzt eine hohe     Arbeitsflächengüte    und wird  mit (aus der Zeichnung nicht     ersichtlichen)    Schrauben  an der massiven und im     Grundriss    runden Spannplatte  20     befestigt,    die sozusagen eine Verlängerung der Arbeits  fläche des     Hauptpressstempels    1 darstellt. Die Stirn  fläche der Spannplatte 20 besitzt     Radialführungen    21, in  denen die Zusatzstempel 6 verschoben werden können.

    Die Scheibe 22, die mit der     Spannplatte    20 durch Schrau  ben 23 verbunden ist, welche durch die freien Zwischen  räume zwischen den     Zusatzstempeln    6 geführt sind,  drückt sie an die     Stirnfläche    der<U>S</U>pannplatte 20 und       ermöglicht    die Vereinigung aller genannten Teile der  oberen     Presswerkzeughälfte    zu einer     Baugruppe.     



  Im Zentralloch der Spannplatte 20 sitzt der Dorn 7,  der eine zylindrische Arbeitsfläche und ein konisches  Eintrittsende hat. Da der Dorn 7 ein     hochbeanspruchtes          Presswerkzeugteil    ist, wird er aus hochlegierten Werk  zeugstahl oder aus Hartmetall hergestellt.  



  Der obere     Hauptpressstempel    1, der in bezug auf die  Spannplatte 20 und den Dorn 7     unbeweglich    ist, dient  gleichzeitig als Anschlag, der die     Radialbewegung    der  Zusatzstempel 6 bei ihrem Eindringen in den Rohling  3 begrenzt. Zu diesem Zwecke sind die     Zusatzstempel    6  mit Vorsprüngen     24    versehen, die auf der Mantelfläche  des     Hauptpressstempels    1 zur Auflage     kommen.     



  Die starre Befestigung auf einer gemeinsamen Grund  fläche des Dorns 7 und des     Hauptpressstempels    1, der  als Anschlag bei der     Radialnäherung    der Zusatzstempel  6 dient, gewährleistet, dass im Werkstück der Radkranz  10 konzentrisch in bezug auf das Zentralloch 8     liegt          (Fig.    4 und 5).  



  Während der Formgebung wird das Metall durch die  in den Rohling 3 aus allen Richtungen eindringenden  Zusatzstempel 6 zusammengedrückt, und der Dorn 7  dicht mit     Metall    umgeben. Deshalb ist im Presswerkzeug  ein kräftiger Abstreifer (aus der Zeichnung nicht er  sichtlich), vorgesehen, der durch den (aus der Zeich  nung nicht     ersichtlichen)        Ausstosser    der Presse beim  Rückgang des     Stösselschlittens    13 nach oben nach dem  Arbeitshub betätigt wird     (Fig.    9).  



  Der obere     Hauptpressstempel    1, der Dorn 7, die Zu  satzstempel 6 und der Abstreifer, die auf der Spann  platte 20 montiert und durch die Scheibe 22 verbunden  sind, bilden eine gemeinsame Baugruppe des Oberteils  des Presswerkzeugs, die durch schwenkbare Spannklauen  25 an der oberen Platte 17 des Presswerkzeugs     befestigt     wird. Dank dieser Bauweise kann der Oberteil des     Press-          werkzeugs    leicht und schnell abgenommen und wieder  angebracht werden.  



  Die grösste Belastung beim     Einsatz    des     Presswerk-          zeuges    erhalten seine Zusatzstempel 6 und ganz beson  ders deren Arbeitsteile     (Endstücke)    9, die in das Metall  eindringen. Die schnellverschleissenden Endstücke 9 der  Zusatzstempel 6 werden, um dieKosten zu senken, leicht  abnehmbar mit Mindestabmessungen und     möglichst    ein  facher Konfiguration     ausgeführt        (Fig.    10 und 11).     Aus-          serdem    besitzen die Zusatzstempel 6 noch Halter 26,  die die Form einer Leiste haben, deren     Querschnitt    vom  Endstück aus, wächst.

   Die Halter 26 weisen flache Auf-    Lageflächen auf, die mit der Spannplatte 20 und der  Scheibe 22 des     Presswerkzeug-Oberteils    in Berührung  stehen, sowie auch     Führungen    27, die bei der Radial  verschiebung längs der Spannplatte 20 mit deren Füh  rungen 21     zusammenwirken        (Fig.    8 und 9).  



  Das Endstück 9 wird durch eine Schraube     28    in der  Nut des Halters 26 befestigt.     Die    Schraube drückt die  Stirnseite des Endstückes 9 an die Auflagefläche am  Halter 26 an. Die Schraube 28 gewährleistet die Ver  schiebung (das     Schwimmen)    des Endstücks 9 in senk  rechter Richtung. Hierdurch wird erreicht, dass es beim  Eindringen in den     Rohling    3 zuverlässig an den Arbeits  flächen 4 und 5 des oberen 1 und des unteren 2 Press  stempels anliegt und dass bei der Formgebung des Werk  stücks verhindert wird, dass Metall an den Stossfugen  des Presswerkzeugs herausfliesst und sich Grat am Werk  stück bildet.  



  Der Rohling 3 wird auf dem unteren     Hauptpress-          stempel    2     aufgelegt    und entweder dem Aussendurch  messer der     RohIingsnabe    oder dem Zentralloch 8 ent  sprechend in seiner     Lage    festgehalten.  



  Der untere     Hauptpressstempel    2 ist beweglich in der  unteren Platte 16 des Presswerkzeuges eingesetzt und  besteht auch aus mehreren Teilen. Seine Arbeitsober  fläche 5, die die Form einer flachen Scheibe mit Ver  tiefung vorgegebener Gestalt zur     Formgebung    der Nabe  und der unteren     Werkstückstirnfläche    hat, wird aus  hochlegiertem Werkzeugstahl gefertigt und an dem     Haupt-          pressstempel    2 mit (aus der Zeichnung nicht     ersichtlichen)     Schrauben befestigt.  



  Es ist eine     konstruktive    Besonderheit des     Presswerk-          zeuges,    dass es auch in Verbindung mit einfachwirken  den Serienpressen eingesetzt werden kann.  



  Das erfindungsgemässe     Presswerkzeug        (Fig.    8 und 9)  wird beispielsweise bei einer Presse verwandt, die nur  einen     beweglichen        Stösselschlitten    13 als Arbeitsorgan       besitzt.     



  Um die Vertikalbewegung des     Stösselschlittens    13 in       Radialbewegungen    der Zusatzstempel 6 zu verwandeln,  wird eine Vorrichtung verwandt, die aus den unter 30   abgeschrägten Flächen 14 an den hinteren     Stirnflächen     der Zusatzstempel 6 und aus den     keilförmigen    Anschlä  gen 15 besteht, deren Arbeitsflächen     ähnliche        Abschrä-          gungen    aufweisen.  



  Einer der     Hauptpressstempel,    beispielsweise der  Pressstempel 2, ist in der Bewegungsrichtung des     Pres-          senstössels    13 beweglich ausgeführt, wird durch den       Hauptpressstempel    1 herabgedrückt und gestattet es, dass  der     Pressenstösselschlitten    sich während des     Formge-          bungsvorganges    des Rohlings senkt und dass die Vor  richtung in Tätigkeit tritt, die die Zusatzstempel 6 in       Radialrichtungen    verschiebt.  



  Die Kraft, welche zum Stauchen des Rohlings 3 und  zum Andrücken der     Hauptpressstempel    1 und 2 mit  ihren Arbeitsflächen 4 und 5 sowie der Zusatzstempel 6  beim Eindringen in den Rohling 3 dient (d. h. die zum       Schliessen    des Presswerkzeuges erforderliche Kraft), wird  durch eine Dämpfvorrichtung 29, beispielsweise eine       pneumohydraulische    Vorrichtung, erzeugt, die unter der  Platte 18 im     Pressentisch    30 eingebaut ist.  



  Mit Hilfe einer ähnlichen Vorrichtung, die für die  Umwandlung der Vertikalbewegung des     Pressenstössels     13 in Horizontalbewegungen der Zusatzstempel 6 sorgt,  kann zum Erzeugen der Kraft zum Stauchen des Roh  lings 3 an Stelle des Stossdämpfers 29 beispielsweise  die Vertikalkomponente der Kraft verwandt werden, die  von den     Abschrägungen    14 der Zusatzstempel 6 aufge-           nommen    wird. In diesem Falle wird der Stossdämpfer 29  überflüssig, aber der Oberteil des Presswerkzeugs wird  durch Zugkräfte beansprucht, die der zum Stauchen des  Rohlings erforderlichen Kraft gleich sind.  



  Die Formgebung des Werkstückes kann im kalten  oder im     warmen    Zustand stattfinden. Bei der Warm  formung des Werkstückes ist im Presswerkzeug für alle  mit dem heissen Metall in Berührung kommenden Teile  ein System der Wasserkühlung vorgesehen. Alle beweg  lichen Teile des Presswerkzeuges werden während des  Betriebs durch die     Zentralschmieranlage    der Presse un  unterbrochen geschmiert.  



  Die konstruktiven Besonderheiten des     Presswerkzeu-          ges    und seine Zusammenstellung gewährleisten Betriebs  sicherheit und Lebensdauer aller Baugruppen und -teile  des Presswerkzeuges.  



  Die Tatsache, dass die wichtigste Baugruppe des  Presswerkzeuges, nämlich der Oberteil desselben mit  seinen verstellbaren Teilen, sich über dem     Rohling    be  findet,     ermöglicht    es, die Berührungszeit der     Pressstem-          pel    und anderer     Presswerkzeugteile    mit dem Werkstück  zu     vermindern,    was besonders bei Warmformung wichtig  ist. Hierdurch ist es auch weniger wahrscheinlich, dass  die Führungen der beweglichen     Presswerkzeugteile    ver  schmutzt werden.

   Da die     Radialführungen    21, in denen  die Zusatzstempel 6 verschoben werden, ausserhalb der       Formgebungszone    etwas höher als die Arbeitsfläche 4  des     Hauptpressstempels    1 und folglich auch als die obere  Stirnseite des Formstückes angeordnet sind werden sie  aus der Zone hoher Spannungen, Wärmebelastung und  der Verschmutzungsquellen entfernt. Daher können die  Führungen 21 für die     Radialverschiebung    der Zusatz  stempel 6 mit einer konstanten Schmierschicht bedeckt  sein, wodurch praktisch Präzisionsführung der Zusatz  stempel 6 gewährleistet wird.  



  Das Presswerkzeug ist ein Universalgerät. Ein     Press-          werkzeugspaket    kann bei geringer Umrichtung zum Pres  sen einer grossen Anzahl von Werkstücken verwandt  werden. Dies wird dadurch erreicht, dass das     Presswerk-          zeugspaket    Teile enthält, durch deren Auswechslung das  Presswerkzeug leicht umgerichtet werden kann. Zu die  sen Teilen gehören:  a) schwenkbare Spannklauen 25 zur Befestigung des       Presswerkzeug-Oberteils    an der Platte 17.

   Mit ihrer     Hilfe     kann im Laufe von wenigen Minuten der Oberteil von  der Presse abgebaut und durch ein neues ersetzt werden,  welches beispielsweise eine andere Anzahl von Zusatz  stempeln 6 enthält;  b) verstellbare Gleitsteine 3'1 und Schrauben 32 zur  Befestigung der Anschläge 15. Diese gestatten es, die An  schläge 15 entsprechend der Anzahl der Zusatzstempel 6  im     Presswerkzeug-Oberteil    zu verstellen     (Fig.    8).  



  Es ist ein Vorteil des     erfindungsgemässen    Verfah  rens zur Fertigung von Formteilen und des     Presswerk-          zeuges    zur Durchführung des Verfahrens, dass sie es  ermöglichen, den     Fornigebungsvorgang    zu automatisie  ren und ihn gleichzeitig mit anderen Arbeitsgängen durch  zuführen. Einmalige Bearbeitung des Rohlings der Pres  se.

   Möglichkeit seiner Erwärmung ausserhalb des     Press-          werkzeugs,    kein genaues Feststellen und Aufspannen des  Rohlings vor dem Pressen, automatische Beschickung des  Presswerkzeugs mit Rohlingen und Entfernung fertiger  Werkstücke aus demselben gestatten, eine hohe Form  gebungsleistung zu erreichen, die praktisch gleich der  Zahl der     Pressenarbeitshübe    ist; es werden also zirka  20<B>...</B> 50 Werkstücke je Minute erzeugt.    Dank der hohen     Formgebungsgeschwindigkeit    sind  die Verluste an Wärme, die dem Rohling beim An  wärmen zugeführt wurde, gering. Daher ist es     möglich,     Formgebung und Wärmebehandlung des Werkstückes  gleichzeitig durchzuführen.

   Das Werkstück wird direkt  nach der Formgebung     gehärtet.    Auf diese Wiese wird  das Metall sowohl verformt, als auch einer Wärme  behandlung unterzogen.  



  Durch die plastische Verformung des Metalls werden  seine physikalischen Festigkeitseigenschaften bedeutend  verbessert. Geschmiedete Teile von Formstücken, bei  spielsweise die Zähne von Zahn- und     Kettenrädern,     besitzen eine verfestigte     Oberflächenschicht;    ihre Bruch  festigkeit bei der dynamischen und statischen Belastung  steigt um 20 %; ihre Verschleissfestigkeit ist 1,3<B>...</B> 1,4  mal höher, also die von Zähnen, die durch spanende  Bearbeitung erzeugt werden.  



  Es ist auch ein Vorteil des     erfindungsgemässen    Ver  fahrens, dass die Ausnutzung weniger genauer Rohlinge       möglich    ist, die beispielsweise durch Giessen oder     Ge-          senkschmieden    gefertigt wurden, und dass     trotzsdem     hochgenaue Werkstücke erhalten werden.  



  Der     technisch-wirtschaftliche    Nutzeffekt, den ein Her  stellerwerk von     Kettenrädern    für Kettentriebe bei Ver  wendung des neuen Verfahrens erzielt hat, ist äusserst  bedeutend. Die Arbeitsproduktivität bei der Formgebung  eines Zahnkranzes stieg auf das Dreissigfache. Die Me  talleinsparung betrug 20     %.    Eine mit dem     erfindungs-          gemässen    Presswerkzeug ausgerüstete Presse ersetzte un  gefähr 30     Zahnbearbeitungsmaschinen    und rund 600 Qua  dratmeter Produktionsfläche waren freigemacht.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Fertigung von Formstücken, bei spielsweise Zahn- und Kettenrädern, durch Lochen eines zentralen Basisloches im Rohling, Stauchen und radiales Pressen desselben, dadurch gekennzeichnet, dass der Roh ling gleichzeitig mit dem 'Stauchen auf dem Lochdorn durch aktive Arbeitskräfte in mindestens drei radialen Richtungen gepresst wird, wobei ein Mehrrichtungs- Metallfluss und masshaltige Fertigformung des Werk stückes in einem Arbeitsspiel sichergestellt werden.
    II. Presswerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, das zwei einander gegenüber stehende Hauptpressstempel, die sich gegenseitig nähern können und den Rohling stauchen, und einen an einem der erwähnten Hauptpressstempel befestigten Dorn be sitzt, der zur Erzeugung eines zentralen Basisloches im Rohling dient, dadurch gekennzeichnet, dass es mit in Radialführungen des einen der Hauptpressstempel sitzen den Zusatzstempeln ausgerüstet ist,
    die sich zwischen den Hauptstempeln befinden, welche mit ihren Oberflächen die Arbeitsteile der Zusatzstempel überdecken und als Führungen bei deren Näherung dienen. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Presswerkzeug nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzstempel mehrteilig mit in der Näherungsrichtung der Hauptprsesstempel beweg licher, schwimmender Befestigung der Arbeitsteile aus geführt sind, die ein zuverlässiges Anliegen der Zusatz stempel an den Arbeitsflächen der Hauptpressstempel und Formbildung des Werkstückes ohne Grat sicher stellt. 2.
    Presswerkzeug nach Patentanspruch II und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eine der Hauptstempel gleichzeitig als Anschlag dient, durch den die radiale Näherung der Zusatzstempel begrenzt wird, welche zu diesem Zweck mit Vorsprüngen ausgerüstet sind. 3. Presswerkzeug nach Patentanspruch II und Unter ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eine der Hauptpressstempel, der Radialführungen und die in diesen eingesetzten Zusatzstempel besitzt, eine Bau gruppe bildet, nämlich den abnehmbaren Presswerkzeug- Oberteil. 4.
    Presswerkzeug nach Patentanspruch II und Unter ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass es zum Einbauen in Presssen ohne radiale Antriebsorgane mit einer Vorrichtung zur radialen Näherung der Zusatz stempel ausgerüstet ist, die aus keilförmigen Anschlägen besteht, welche am Pressentisch zu befestigten sind,
    wobei die Arbeitsoberfläche jeden Anschlages mit der schrägen Stirnfläche des entsprechenden Zusatzstempels in Wechselwirkung steht und der eine der Hauptpress- stempel in der Bewegungsrichtung des Pressenarbeits- organes durch den anderen Hauptpressstempel verscho ben werden kann.
    5. Presswerkzeug- nach Patentanspruch 1I und Unter anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass, um den Ober teil des Presswerkzeuges vom Stauchdruck zu entlasten, der eine der Hauptpressstempel, welcher in der Bewe gungsrichtung des Pressenarbeitsorganes durch den an deren Hauptpressstempel verschoben werden kann, durch einen Stossdämpfer, abgefedert ist, der unabhängig vom Pressenarbeitsorgan einen Gegendruck erzeugt, der das Stauchen des Rohlings sicherstellt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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