DE1228126B - Radialpresswerkzeug - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4MTWS PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

B 21k

Deutsche Kl.: 49 i - 8

1 228 126
L38634Ib/49i
1. April 1961
3. November 1966

Die Erfindung befaßt sich mit der spanlosen Fertigung von Verzahnungen mittels Warmformgebung. Durch sie sollen insbesondere Stirn- und Kettenräder gepreßt werden, welche größere Wälzkreisdurchmesser und weite Teilungen aufweisen. Während Verzahnungen mit geringen Genauigkeitsansprüchen ohne zerspanende Nacharbeit der Profile Verwendung finden, können Verzahnungen für hohe Ansprüche bei hohen Stückzahlen oft nur durch eine spanlose Vorformung wirtschaftlich hergestellt werden.

Kleinere Zahnräder lassen sich mit zulässigen Toleranzen in einem starren Gesenkring pressen, wobei der radiale Stofffluß durch zwei senkrecht dazu angreifende Verdrängungskörper entsteht. Nachteilig ist jedoch, daß für die Überwindung der Reibung zwischen Werkstoff und den Preßflächen sowie zur Ausfüllung der Matrize sehr große Kräfte erforderlich sind. Da der Materialfluß begrenzt ist und am Umfang längs der Breite unterschiedliche Werte erreicht, lassen sich nur Werkstücke mit relativ geringer Umformung pressen. Für die Beseitigung der Schmiedestücke sind dabei Auswerfer erforderlich, wobei die Oberfläche sehr stark beansprucht werden kann. Deshalb ist das Verfahren nur für geradverzahnte Profile an Zahnrädern kleineren Durchmessers anwendbar.

Auf dem Gebiet der spanlosen Herstellung von Zahnrädern hat man auch das Formen der Zähne mit einem Materialfluß gegen die Preßrichtung, d. h. gegen die eindringenden Werkzeuge gekannt. Nach dem einen Vorschlag des Standes der Technik wurden Einzelstempel eingetrieben, und nach einem anderen Vorschlag des Standes der Technik waren dies Ringsegmente. In beiden Fällen bildete das entgegen der Preßrichtung herausgequetschte Material die Zähne. In beiden Fällen des Standes der Technik wurden hierfür sogenannte Hämmermaschinen verwendet, die naturgemäß keinen großen Abstand zwischen den Werkzeugen besitzen. Dadurch war nur die Formung von Zahnrädern mit kleinen Durchmessern und geringer Zahnhöhe möglich. Allerdings erlaubte die Ringsegmentlösung ebenfalls schon das Pressen von Schrägverzahnungen.

Für die spanlose Formung von Zahnrädern mit großem Durchmesser und entsprechend großer Zahnhöhe war dieser Vorsehlag nicht geeignet, weil sich der Bau einer entsprechend großen Hämmermaschine auch aus wirtschaftlichen Gründen verbot.

Verzahnungen an derartigen Zahnrädern durch Warmverformung herstellen zu können, ohne daß ein untragbar hoher Aufwand getrieben werden mußte, war Ziel der vorliegenden Erfindung.

Das Wesentliche ist die Idee, daß man den für Radialpreßwerkzeug

Anmelder:

Heinz Löchel, Putzbrunn, Jos.-Knappich-Str. 7

Als Erfinder benannt:
Heinz Löchel, Putzbrunn

günstig erachteten Materialfluß entgegen der Preßrichtung erreichen kann, wenn man sich der an sich bekannten Preßwerkzeuge bedient, die mit Preßkraftumlenkung arbeiten. Der prinzipielle Aufbau derartiger Preßwerkzeuge, die mit Druckstelzen oder Kniehebeln arbeiten, damit die Preßkraft senkrecht zur druckerzeugenden Bewegung der Maschine umso gelenkt werden kann, wurde beibehalten. Die höheren Ansprüche bei der Zahnformung gegenüber denen, die bisher an diejenigen Teile gestellt wurden, die auf derartigen Preßwerkzeugen geformt worden sind, erforderten zusätzlich noch eine besondere Lösung der Führung dieser Werkzeuge, die natürlich wegen der Verzahnung als Ringsegmentwerkzeuge ausgebildet sein mußten.

Die auf das Werkzeug infolge Inhomogenität des Werkstoffes und ungleichmäßiger Erwärmung sowie durch Formabweichung übertragenen Kräfte wirken sich auf die Führungen fast ausschließlich als Momente aus. Besitzen die radial beweglichen Formgebungswerkzeuge seitliche oder unterhalb angeordnete schwalbenschwanzförmige Lagerungen, so tritt bei diesen besonders die Belastung der Kanten mit ungleichmäßiger Flächenpressung auf.

Die radial beweglichen Formgebungswerkzeuge werden deshalb nach dem Vorschlag zwischen unter- und oberhalb angeordnete Platten geführt. Dafür besitzen sie entsprechend der Werkzeugaufteilung in Segmente Nuten mit keilförmigem Querschnitt, welche die spielfreie Lagerung, vor allem gegen Ende der Pressung gestatten. Um geringe Toleranzen zu erreichen, müssen die Platten und Führungen sehr stabil und damit die Formgebungswerkzeuge möglichst groß ausgebildet sein. Sie können deshalb mehrere Teilungen der Verzahnung aufweisen.

Durch den relativ großen Abstand der Platten und die lange Ausbildung der Nuten können erhebliche Kräfte über eine gleichmäßige Flächenpressung aufgenommen werden. Während sich infolge der gemeinsamen Lagerung entgegengesetzte Kräfte gleicher

609 709/97

Größe in der Horizontalebene ausgleichen, werden die Resultierende und ein Biege- bzw. Drehmoment von der Grundplatte unmittelbar oder über den oberen Plattenträger, den Distanzring, aufgenommen. Die gegenseitige Verlagerung der Platten ist durch die starre Einspannung des Distanzringes am unteren Teil des Umfanges gering. Er ermöglicht, den Antrieb der Formgebungswerkzeuge über Druckstelzen und die Führung derselben zwischen Platten unter einer Vorspannung durchzuführen.

Damit sich das Radialpreßwerkzeug auch für Pressen mit geringerer Ständerweite verwenden läßt, kann die Verringerung des Außendurchmessers durch Verwendung von Wälzkörper gegenüber der ebenen Gleitlagerung erfolgen.

Die Verwendung dieses Werkzeuges für das Pressen von Verzahnungen bringt unter anderem den Vorteil, daß der Stofffluß über die gesamte Breite konstant bleibt, wodurch sich insbesondere Verzahnungen mit größerer Breite pressen lassen. Da nach der Formung des Werkstückes die Formgebungswerkzeuge mit dem Rückgang der Presse sich zwangläufig radial nach außen bewegen, kann das Werkzeug für die Herstellung beliebiger Profile verwendet werden. Die kurze Umformungszeit ermöglicht das Pressen bei gleicher Temperatur.

Mit dem Radialpreßwerkzeug sollen also insgesamt die gleichen Vorteile für Verzahnungen mit größerem Wälzkreisdurchmesser und weiterer Teilung erreicht werden, die sich beim Schmieden kleiner Zahnräder im geschlossenen Gesenk ergeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt des Werkzeuges längs A-B der Fig. 2 vom Zentrum bis zum Außendurchmesser und

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch ein Formgebungswerkzeug längs O-£> der Fig. 1.

Für die Herstellung der zum Pressen eines Zahnrades erforderlichen Segment-Profilwerkzeuge 7 ist das Anfertigen einer Matrize zweckmäßig, die im Innenraum das Profil der Verzahnung mit Berücksichtigung der Materialzugabe besitzt. Ober- und unterhalb werden in bestimmten Winkeln Führungsschienen für die Gleitlagerung so herausgearbeitet, daß bei der anschließenden Zerteilung in Segmente sich diese in der Mitte befinden. Die Schlitten 10, welche durch die Paßfeder 6 mit den Segment-Profilwerkzeugen 7 ausgerichtet und mittels eines Keils 8 befestigt sind, stellen ebenfalls Segmente eines Drehteils dar, die unterhalb eine Auflage für die Gleitbzw. Wälzlagerung aufweisen. Während von der oberen Platte 9 die Segment-Profilwerkzeuge 7 und die Schlitten 10 geführt werden, erfolgt die untere Lagerung auf der Platte 5 und einer Führung mittels des rückseitigen Eingriffes einer Schlittenverlängerung in die Nuten des Distanzringes 11. Dieser ist über den Keilring 14 fest in der Grundplatte 19 eingespannt. Um die Vorspannung und gleichmäßige Belastung der Segment-Profilwerkzeuge und Schlitten zu gewährleisten, muß die untere Platte 5 gegenüber der Schlittenauflage 13 in vertikaler Richtung verstellbar sein. In der Horizontalebene ist die Lage von einer Paßfeder festgelegt Die Schlittenauflage 13 besitzt am Umfang einen Zapfen, der in die Nut des Distanzringes 11 eingreift und damit auch die Ausrichtung der oberen Platte 9 erleichtert. In der Nut ist auch der Käfig der Wälzkörper 12 geführt.

Der Antrieb der Segment-Profilwerkzeuge 7 erfolgt über Druckstelzen 15, welche im Schlitten 10 und im

ίο Lager 16 drehbar sind. Die Lager 16 können durch Keilbefestigung 17 im Druckring 18 in verschiedenen Winkeln zueinander angebracht werden. Die Vertikalbewegung des Druckringes 18 erfolgt durch eine Presse, die nach Möglichkeit einen konstanten Hub aufweisen sollte. Für die Übertragung der Druckkraft ist ein Zwischenteil erforderlich, welches auf dem Druckring 18 gleichmäßig aufliegen muß.

Der auf Schmiedetemperatur erhitzte Rohling 3 wird hi die Mitte des Werkzeuges gebracht. Besitzt dieser einen schmalen Kranz, so sind zur Vermeidung des radialen Stoffflusses zum Zentrum Stützeinsätze 4 vorzusehen, die über das Rohr 1 und die Keilverbindung 2 zusammengehalten werden. Während bei geringer Umformung des Werkstoffes mit gleichmäßiger induktiver Erwärmung das Werkstück eine schwimmende Lage einnehmen kann, sind für größere Rohlinge, die unterschiedliche Erhitzung und abweichende Außenkontur aufweisen, Befestigungen mit radialer Kraftaufnahme vorzusehen.

Nimmt das Werkstück die richtige Lage ein, dann erfolgt die Abwärtsbewegung des Druckringes 18 bis zur horizontalen Stellung der Druckstelzen 15. Bei dem Rückgang der Presse werden die Segment-Profilwerkzeuge 7 vom geschmiedeten Zahnrad durch geeignete Mittel gelöst.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Warmpressen von Zahnrädern ohne Hinterschnitt des Profils mittels Radialpressung durch nur radial wirkende Segment-Profilwerkzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß bei an sich bekanntem Aufbau der Presse als Vertikalpresse mit Kraftumlenkung in die Horizontalebene (Radialebene) mittels Druckstelzen (15) zum Schlitten als Träger der Profilwerkzeuge die Segment-Profilwerkzeuge (7) mittels eines Keils (8) mit dem Schlitten (10) verbunden sind und daß eine durch Distanzring (11) festgelegte, aus Platten (5 und 9) aufgebaute Führung für die Segment-Profilwerkzeugträger vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitten (10) mittels Wälzkörpern (12) gegenüber der unteren Führungsplatte (5) geführt und daß diese unter Vorspannung gehalten sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 147 939, 132 060; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 097 789;
französische Patentschrift Nr. 906 055.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen