CH662760A5

CH662760A5 - Verfahren zur herstellung eines mit wenigstens einer verzahnung versehenen sintermetallkoerpers.

Info

Publication number: CH662760A5
Application number: CH189/84A
Authority: CH
Inventors: Winfried Dr Huppmann
Original assignee: Krebsoege Gmbh Sintermetall
Priority date: 1983-07-11
Filing date: 1984-01-17
Publication date: 1987-10-30
Also published as: SE8400679L; DE3325037C1; SE449705B; GB2143161B; FR2548933B1; JPS6040638A; IT8419836A0; ES8504365A1; ZA842000B; ES529656A0; CA1219471A; GB2143161A; BR8401326A; AU2989784A; FR2548933A1; AU549505B2; IN162188B; IT1173398B; SE8400679D0; GB8417019D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit wenigstens einer Verzahnung versehenen Sintermetallkörpers, bei dem die Verzahnung in einen Rohling mit oder ohne Vorverzahnung durch Umformung eingeformt wird, sowie einen nach diesem Verfahren hergestellten Sintermetallkörper.

Durch die DE-PS 2 659 733 ist ein mit wenigstens einer Verzahnung versehener Sintermetallkörper vorbekannt, bei dem die Verzahnung in einen Rohling mit oder ohne Vorverzahnung durch Umformung eingeformt wird. Dabei sollen die Zahnräder mit einer sich von einer Stirnseite der Verzahnung zur anderen Stirnseite stetig und monoton verändernden Profilverschiebung mit einer kegeligen Hüllfläche der Verzahnung hergestellt werden, indem ein Meisterrad spanend hergestellt wird, nach dem Meisterrad durch ein abbildendes Fertigungsverfahren ein Gesenk hergestellt wird, und die Verzahnung des Zahnrades im Gesenk durch ein Formgebungsverfahren in der Wärme erzeugt wird, wobei eine vorgegebene Soll-Endtemperatur am Ende des Formgebungsvorganges genau eingehalten wird, und wobei die Schwindung und die Modulveränderung der Verzahnung bei der Kühlung des Werkstücks von der Soll-Endtemperatur durch entsprechendes Aufmass im Meisterrad korrigiert werden, wobei das im Gesenk erzeugte Zahnrad in einem Kalibriergesenk, das durch abbildendes Fertigungsverfahren nach einem zweiten, spanend hergestellten Meisterrad erzeugt wurde, mit den Soll-Abmessungen der Verzahnung kalibriert wird. Bei der Herstellung des Zahnrades durch Sintern werden bei der Herstellung des Meisterrades die Schwingung und die Modulveränderung der Verzahnung beim Sintern und Abkühlen des Werkstücks durch entsprechendes Aufmass korrigiert. Durch die vorgeschlagenen Massnahmen, mit einem ersten Meisterrad und dem damit hergestellten Gesenk unter Berücksichtigung der Schwindung und der Modulveränderung der Verzahnung das Zahnrad zu schmieden und in einem mit einem zweiten, davon abweichenden Meisterrad hergestellten Kalibriergesenk zu kalibrieren, sollen bei guter Standzeit der Gesenke die einbau-seitigen Zahnräder mit zylindrischer Wälzfläche für Laufverzahnungen mit höchster Genauigkeit herzustellen sein.

Dieses Verfahren ist sehr aufwendig und dürfte deshalb nur in Sonderfällen anzuwenden sein.

Durch die US-PS 3 772 935 ist es ebenfalls bekannt, die Verzahnung in einem Rohling aus Sintermetallwerkstoff durch Umformung einzuformen (vgl. Fig. 5, 6 und dazugehörige Beschreibung). Durch diese Druckschrift wird durch ein stempelartiges Werkzeug der Werkstoff in eine Form hineingepresst, um das Werkstück zu erzeugen. Die Zähne können anschliessend geschliffen oder spangebend bearbeitet werden, bedürfen also eines abtragenden Fertigbearbei-tungsverfahrens.

Durch die Druckschrift «Machine design» 1972, S. 72—76, ist es bekannt, einen Sintermetallrohling, der eine Vorverzahnung aufweist, anschliessend in einem oder mehreren Umformvorgängen zur Fertigverzahnung umzuformen.

Ausgehend von einem mit wenigstens einer Verzahnung versehenen Sintermetallkörper, bei dem die Verzahnung in einen Rohling mit oder ohne Vorverzahnung durch Umformung eingeformt wird, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, daraus ein hochbeanspruchbares Zahnrad zu fertigen, das die z.B. bei pulvermetallurgisch hergestellten Zahnrädern vorhandene Festigkeitsbeschränkung nicht mehr aufweist und bei dem auch die Zahngeometrie praktisch keine Rolle mehr spielt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Endverzahnung in den Rohling eingewalzt wird.

Wegen der bekannten Eigenschaften pulvermetallurgisch hergestellter Zahnräder hatte die Fachwelt anscheinend geglaubt, hochbeanspruchte Zahnräder, wie sie z.B. in Schaltgetrieben von Fahrzeugen benutzt werden, nur durch konventionelle Verfahren, beispielsweise durch spangebende Bearbeitung und/oder Schleifen, herstellen zu können, zumal das Kalteinformen von Verzahnungen in massiven Rohlingen sich als unbefriedigend herausgestellt hatte.

Nun hat sich überraschend gezeigt, dass dadurch, dass von einem Rohling aus einem Sinterwerkstoff ausgegangen wird, die gewünschte Verzahnung, beispielsweise die üblicherweise bei hochbeanspruchten Zahnrädern angewendeten Zahnformen wie Evolventen, Zykloiden, Epizykloiden, z.B. auch an Kegelrädern, insbesondere bogenverzahnten Kegelrädern, dadurch herstellen lässt, dass sie in den Sinterwerkstoffrohling eingewalzt wird.

Es hat sich insbesondere überraschend gezeigt, dass es wegen der bei derartigen Sinterwerkstoffrohlingen vorhandenen Raumerfüllung möglich ist, den Werkstoff zwecks Einbringung der Verzahnung in den Rohling selbst zu verdrängen, wobei es vorteilhafterweise im zahnnahen Bereich zu einer Verfestigung kommt, die besonders für hochbelastbare Zahnräder von grossem Vorteil ist. So hat sich z.B. erwiesen, dass nach der Erfindung hergestellte Zahnritzel für Schaltgetriebe eine Zahnflankenwälzfestigkeit und Zahnfussfestigkeit aufweisen, die mit denen nach konventionellen Verzahnungsverfahren hergestellten Zahnräder durchaus vergleichbar sind bzw. übereinstimmen. Damit fällt die z.B. bei pulvermetallurgisch hergestellten Zahnrädern vorhandene Festigkeitsbeschränkung weg.

Aber auch die Zahngeometrie spielt bei dem erfindungs-gemässen Verfahren praktisch keine Rolle mehr, so dass auch diese bei pulvermetallurgisch hergestellten Zahnrädern vorhandene Beschränkung ebenfalls nicht mehr vorhanden ist.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich aber nicht nur Zahnräder wie z.B. Ritzel, Zylinderräder und Kegelräder, sondern auch andere Körper mit Verzàhnungen, beispielsweise Keilwellen, Schneckenräder, z.B. für Kunststoffextruder, herstellen.

Bei der Verformung findet also eine Werkstoffverdichtung statt, die sich im zahnnahen Bereich, also insbesondere am Zahnkopf, an den beiden Zahnflanken und am Zahnfuss bzw. im Zahngrund durch hohe Zahnflankenwälzfestigkeit und Zahnfussfestigkeit bemerkbar macht.

In der Zeichnung ist die Erfindung — teils schematisch — an Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 einen an seiner Aussenmantelfläche zylindrisch gestalteten Körper aus einem geeigneten Sinterwerkstoff;

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Einwalzen in der Draufsicht;

Fig. 3 eine Stirnansicht zu Fig. 2;

Fig. 4 eine ausschnittsweise Darstellung aus einem mit einer Verzahnung versehenen Sintermetallkörper, in grösserem Massstab.

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

In der Zeichnung ist die Erfindung in Anwendung auf die Herstellung von zylindrischen Zahnrädern veranschaulicht, die z.B. Evolventenverzahnung aufweisen.

Es hat sich in allen Fällen gezeigt, dass schon bei geringen Belastungen (Walzkraft) der Sinterwerkstoff mit grösst-möglicher Geschwindigkeit fliesst. Der Einfluss der Drehzahl ist dabei im Unterschied zu Kohlenstoffstählen bei Sinterwerkstoffen erheblich grösser. Die Ursache dafür ist in dem unterschiedlichen Gefügeaufbau zu suchen.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Rohling aus einem geeigneten Sinterwerkstoff bezeichnet, der bei der dargestellten Ausführungsform zylindrisch ausgebildet ist. In diesem zylindrischen Rohling soll eine Verzahnung durch Kaltverformung eingebracht werden.

Der Rohling 1 wird zu diesem Zweck z.B. zwischen nicht dargestellten Spitzen aufgenommen. Die Längsachse des

662 760

Rohlings 1 liegt z.B. parallel und in einer Ebene zwischen den Längsachsen der beiden Werkzeuge 2 und 3, von denen mindestens eines motorisch drehangetrieben ist.

Beide Werkzeuge 2 und 3 sind mit einer geeigneten Profilierung entsprechend der gewünschten Verzahnung versehen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Werkzeug 2 ortsfest gelagert, während das Werkzeug 3 in Richtung X bzw. Y verschieblich angeordnet ist. Ein nicht dargestellter Hydraulikzylinder bewegt das in einem Schlitten gelagerte Werkzeug 3 auf den Rohling 1 zu, bis beide Werkzeuge 2 und 3 in den Rohling 1 eindringen und die Verzahnung durch Kaltverformung erzeugt wird. Hierbei wird der Rohling 1 durch Reibschluss in Drehung versetzt. Auf diese Weise ist es möglich, in einem Arbeitsvorgang die Verzahnung kalt einzuformen.

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

S

1 Blatt Zeichnungen

Claims

662 760 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines mit wenigstens einer Verzahnung versehenen Sintermetallkörpers, bei dem die Verzahnung in einen Rohling mit oder ohne Vorverzahnung durch Umformung eingeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Endverzahnung (5, 6, 7) in den Rohling (1) eingewalzt wird.

2. Nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 hergestellter Sintermetallkörper.