DE2157874B2 - Vorrichtung zur Kaltherstellung schrägverzahnter Zahnradrohlinge - Google Patents
Vorrichtung zur Kaltherstellung schrägverzahnter ZahnradrohlingeInfo
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Description
4. Verfahren zur Herstellung eines Ziehwerkzeuges der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 3, unter Verwendung von Elektroerosion, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Hülsenclemcnie
(29, 30, 33) miteinander verbunden werden, daß durch Elektroerosion eine innere Schrägvcrzahnung
gleichbleibender Profilhöhe erzeugt wird, daß nach Trennen der I lülsenclcmente die
Köpfe der Schragverzahnung zu einem kegelstumpl'förmigen
Ziehkegcl und zu einem kegelstunipfförmigen
Freigabebereich umgekehrter Kegclneigung geschliffen werden.
■45
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kaitherstellung schrägverzahnter Zahnradrohlinge, insbesondere
von solchen, wie sie in großen Serien in der Kraftfahrzcugindustric
gebraucht werden. so
Derartige Zahnradrohlinge, deren Abmessungen so weit wie möglich den Endabmessutigen entsprechen
sollen und die danach durch Schaben oder Rollieren oder auf ähnliche Weise fertigbearbeitet werden, werden
im allgemeinen durch Fräsen oder Schneiden der Zähnung mit Schneckenfräser!! bzw. mit Schneidwerk
zeugen hergestellt.
Man hat bereits versucht, schrägverzahnle Zahnradrohlinge
wirtschaftlicher durch spanlose Formgebung her/usiellen. So ist beispielsweise bekannt, zylindrische '")
Rohlinge zwischen Rändelwerk/eugen kalt oder wann
zu rollieren. Die ungenügende Qualität tier erzeugten
schrägverzahnten Zahnradrohlinge verbot aber bisher eine industrielle Anwendung.
Ferner ist beispielsweise aus der IA-PS 17 578 vom 9. <v,
Sept. 14b 3 bekannt, zur Herstellung geradverz.ahnter
Zahnradrohlinge zylindrische Rohlinge mittels eines Preßstcmpcls durch ein Ziehwerkzeug mit ansteigender
Profilhöhe zu drücken. Indem der zylindrische Rohling
n;cht direkt durch den Preßstempel sondern von einem nachfolgenden zylindrischen Rohling durch das
Ziehwerkzeug gedrückt wird, ist vermieden, daß der Preßstempel durch das Ziehwerkzeug treten muß. Der
Preßstempel hat deshalb den gleichen Durchmesser wieder Rohling.
Der Zeitschrift »Metal Forming«, Aug. 1970, S. 230 ist das Herstellen schrägverzahnter Zahnradrohlinge in
einem hydiustaiischen Extrusionsverfahren zu entnehmen.
Rohmaterial wird durch hydrostatische Druckbeaufschlagung durch ein Ziehwerkzeug mit innerer
Schrägverzahnung getrieben, um einen kontinuierlichen schrägverzahnten Strang zu erzeugen. Das Rohmaterial
vor dem Ziehwerkzeug ist während des Extrudiervorganges
nur von hydraulischem Druckmedium umgeben, so daß es frei drehen kann.
Als Nachteile des Extrnsionsverfahrens zur Herstellung
von schrägverzahnten Zahnradrohlingen sind zu iltnnen
a) es sind sehr teuere Maschineneinrichtungen erforderlich,
b) das Beschicken der Maschineneinrichtungen mit neuem Rohmaterial ist schwierig und macht längere
Arbeitsunterbrechungen notwendig,
c) da der Verformungswiderstand in der Achse des Ziehwerkzeugs und an dessen Rändern unterschiedlich
ist, werden sich die Enden des Rohmaterialstranges einwölben, was Materialausschuß zur
Folge hat. Außerdem treten zwischen Zentral- und Randzonen größere Matcrialvcrschiebungen auf,
du. nicht nur starke Druckkräfte erforderlich machen,
sondern auch zu Materialversprödungen führen.
d) Der kontinuierliche schrägverzahnte Strang muß nachträglich in einzelne Stücke zersägt werden.
Dies ist zeitaufwendig und teuer.
Die nachveröffentlichte US-PS 36 05 475 beschreibt eine Vorrichtung zur Herstellung schrägverzahnter
Zahnradrohlinge, die ein Ziehwerkzeug mit innerer Schrägverzahnung anwachsender Profilhöhe aufweist.
Zylindrische Rohlinge werden jeweils vor den zurückgezogenen Preßstempe! geführt, der bei Druckbeaufschlagung
den in der Reihe vordersten Rohling durch das Ziehwerkzeug treibt. Der Preßstempel tritt also
nicht in das Ziehwerkzeug ein. Er ist drehfest, so daß zwischen dem beim Durchtreiben durch das Ziehwerkzeug
einer Drehbewegung unterworfenen Rohling und dem nachfolgenden Rohling bzw. der Stcmpelslirnfläche
eine Relativdrehbewegung auftritt. Auf Grund dieser Relativdrchbcwegung erhöht sich nicht nur der
Kraftbedarf am Prcßstempel, sie wirkt sich auch qualitätsmindcrnd
auf die erzeugten schrägverzahnien Zahnradrohlinge aus. Der Preßstempel weist einen
Durchmesser auf, der im wesentlichen gleich dem der Rohlinge ist, so daß diese über ihre gesamte Querschnittsfiäche
abgestützt sind.
Der Erfindung liegt die Aulgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Herstellung schrägverzahnter Zahnradrohlinge zu schallen, die einfach im Aufbau ist und in
schnellem Arbeitstakt und in vollständiger Automatisierung das Kallhersielleii schrägverzahnier Zahnradrohlinge
genauer Abmessungen und hoher Güte erlaubt.
Diese Aulgabe wird crl'indungsgcmäß mit einer Vorrichtung
gemäß Anspruch I gelost.
Die crfindungsgcmäßc Vorrichtung ist einfach im
Aufbau, da sie im wesi ntlichen nur aus dem Ziehwerk-
ieiig und aus dem frei drehbeweglich gelagerten Preßitempel
bestehL Es läßt sich in einfacher Weise eine vollständige Automatisierung der Herstellung erreichen,
indem im Arbeitstakt der Vorrichtung Rohlinge vor den zurückbewegten Preßstempel eingeschoben
werden. Der Preßstempel stützt die Rohlinge über deren gesamten Querschnitt ab, so daß stirnseitig keine
Ein- oder Auswölbung auf Grund unterschiedlicher Verformungswiderstände auftreten kann. Auf Grund
des Aufbaus des Ziehwerkzeugs aus Hülsenelementen mit einem vorderen Ziehkegel und einem hinteren
Freigabebereich (rfoigt das Einformen der Schrägverzahnimg
in die Kohlinge nur allmählich. In Verbindung mit der freien Drehbeweglichkeit des Preßstempels ergibt
sich eine ausgezeichnete Güte der erzeugten schrägverzahnten Rohlinge, die kaum Nachbearbeitungen
wie Rollieren erforderlich macht. Außerdem bleibt die aufzuwendende Preßkraft relativ gering.
Die Anzahl der Hülsenelemente, aus denen das Ziehwerkzeug zusammengesetzt ist, bestimmt sich nach der
Verformbarkeit des Rohlingmaterials. Hei leichtverformbaren Materialien genügt ein Ziehwerkzeug aus
einem einzigen Hülsenelement.
Das gewöhnlich aus mehreren HiÜsenelemenien zusammengesetzte
Ziehwerkzeug wird zweckmäßig unter Verwendung von Elektroerosion hergestellt, wie es
beispielsweise aus »Werkstatt und Betrieb« Dez. 1966, S. 853 bekannt ist. Mindestens zwei Hiilsenelenente
werden miteinander verbunden, wonach durch Elektroerosion eine innere Schrägverzahnung gleichbleibender
Profilhöhe erzeugt wird. Nach Trennen der Hülsenelemente werden die Köpfe der Schrägverzahnung
zu einem kegelstumpfförmigen Ziehkegel und zu einem kegelstumpfförmigen Freigabebereich umgekehrter
Kcgelr.dgung geschliffen.
jedes Hülsenelement besitzt damit eine Öffnung, die aus einem Ziehkegel besteht, der sich in einen kegelstunipfförmigcn
Freigabebereich mit entgegengesetzter Schrägung fortsetzt, wobei die beiden Kegelstümpgangs
in einem Ziehwerkzeug 2 mit innenliegender Schrägverzahnung, wobei die Zähne von der Fläche
der Berührung mit dem Werkzeug ausgehend einen zunehmend weiter vorspringenden Bereich aufweisen,
der dem üblichen Einschnürungskegel der Ziehtechnik entspricht, darauf einen kurzen Bereich gleichbleibender
größter Kegelhöhe, auf den ein Bereich mit ständig kleiner werdender Zahnhöhe erfolgt, was dem Freigabekegel
entspricht. Das vorzugsweise aus Wolframkar-
bid bestehende Ziehwerkzeug 2 ist in bekannter Weise zwischen zwei Abstützringen 3 und 3' und einer Hülse
4 in einem Schrumpfring 5 angebracht, der auf einen Sockel 6 geschraubt ist. Nach dem Fließpressen werden
die Teile durch einen Abgabekanal 7 entfernt, der in einen Hohlraum 8 mündet, von dem eine (nicht gezeichnete)
Austragsrutsche ausgehen kann. Der Sockel 6 ist mittig auf dem Gesenkhalter 9 der Presse angeordnet.
Die Rohteile 1 werden von einem Preßstempel 10 durch das Ziehwerkzeug 2 getrieben; das Ende 11 des
Stempels 10 hat einen Durchmesser, der wenig kleiner als der des Rohteils 1 und der Ringbohrungen in 3 und
3' ist, so daß ein gleichmäßiger Druck auf den ganzen Querschnitt des Rohteils 1 ausgeübt wird. Der Stempel
10 wird durch zwei zylindrische Lagerflächen 12 und 13 geführt, die sich in einem starr mit einem Sockel 15, der
gegenüber dem oberen Pressenteil 16 zentriert ist, verbundenen Führungsbügel 14 befinden.
Der Stempel 10 empfängt den Treibdruck über seine
obere Auflagerfläche 17, die zentrisch an einem Abstützteil 18 anliegt, das sich drehbeweglich gegen ein
Axialrollenlager 19 legt, dessen feststehender Rollenkran/ 20 im Sockel 15 zentriert ist.
Während des Niederdrückens des Stempels bei dem FliefJpreßvorgang kann sich daher das Rohteil 1 mit
dem Stempel 10 und dem Teil 18 auf den Rollen 21 des Lagers 19 drehen. Das Eindringen der Schrägverzahnung
des Ziehwerkzeuges 2 erfolgt entsprechend dem Schräglingswinkel dieser Verzahnung. Es entsteht eine
fe mit ihren kleinen Basisflächen gleichen Durchmes- 40 äußere ScHrägverzahnung gleicher Neigung auf der
sers an dem als Kragen bezeichneten Punkt maximaler Zylinderfläche des Rohteils 1, weil bei dem Flicßpres-Verengung
des Hülsenelements zusammenkommen. An sen keine Forsionskräfte auf das Rohteil einwirken,
dieser Stelle wird der (Jbergangswinkel durch leichtes In F i g. 1 ist der Stempel 10 in seiner unteren Stel-
dieser Stelle wird der (Jbergangswinkel durch leichtes In F i g. 1 ist der Stempel 10 in seiner unteren Stel-
Abrunden gebrochen. hing dargestellt. Bei dem angewandten, fortlaufenden
Der Eingangskopfdurchmesser der Schrägverzah- 45 Direktpreßverfahren wird der Stempel angehoben und
nung eines nachfolgenden Hülsenelementes ist etwas "
' " ' '
größer als der Kopfdurchmesser der Schrägverzahnung des vorangehenden I lülsenelementcs an der
Übergangsstelle von Zichkcgcl und Freigi.ibebereich. so
daß der Rohling leichter aufgenommen weruen kinn.
Die Höhe des Freigabebereichs ist etwas großer als die Höhe eines Rohlings, wodurch verhindert wird, daß
zwei Hülsenelemente gleichzeitig angreifen können.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausfiihrungsbeispielen
an Hand der Zeichnungen näher be- ss schrieben. Es zeigt
F 1 g. 1 einen Schnitt durch das benutzte Fließpreßwerkzeug,
F i g. 2 ein Verzahnungsprofil an einem Kohleil während
iles Ziehvorgangs in einem Ziehwerkzeug üblicher fto
F i g. 3 das Ver/ahnungsprofil, wie es beim Fließpressen
mit den erfindungsgcniäßen Verbesserungen hersk-llruii"
ist,
I·' i g.4 einen Schnitt durch ein Ziehwerkzeug und der <
><> Voryang des Fließpressens an Rohleilen nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren.
F i g. 1 zeigt ein Rohteil 1 wahrend des Fließpreßvordas
folgende Rohteil eingelegt, sobald ein Rohteil ein Stück weit bearbeitet ist, wobei das Wiederabsenken
des Stempels, der dabei auf das neue Rohteil drückt, das Fließpressen des vorhergehenden Rohteils abschließt
und das Fließpressen des folgenden Rohteils einleitet. Das automatische Einlegen und Herausnehmen
der Rohteile geschieht mit nicht gezeichneten, bekannten Einrichtungen. Diese Anordnungen arbeiten
synchron mit den Absenkbewegungen des Stempels 10.
Folgende Daten dienen als Anhalt für die Anwendungsmöglichkeit der Erfindung: Ein Satcllitenritzcl für
ein Kraftfahrzeuggetriebe, 22 Zähne, Modul 1,25, Schrägwinkel 16°, äußerer Enddurchmesser 31.60 mm,
Vv jrde aus einem Rohteil von 32 mm Durchmesser aus
35 CD4-Stahl (AFNOR-Norm) mit einer Druckkraft von etwa 30 t hergestellt; die Qiierschniitsverringcrung
betrug etwa 15%.
Die Teilung der auf die Rohteile gebrachten Schraubenlinie
läßt sich während der Herstellung leicht überwachen, indem die Drehung des Stempelhalters für
eine vorgegebene Absenkung beobachtet wird. Eine Scrvomechanik für diese Winkelüberwachung beim lic
trieb der Presse erlaubt eine ständige Kontrolle der Ar-
beiisgenauigkeit, insbesondere automatisches Abschalten,
wenn das Rollenlager 19 beschädigt sein sollte.
Das Fließpressen läßt sich auch bei Rohteilen durchführen, bei denen die Mittelbohrung des endgültigen
Ritzels bereits ausgeführt ist. Bei dieser Arbeitsweise wird das nachträgliche zentrische Ausrichten der Bohrung
gegenüber der Verzahnung überflüssig und es wird eine gute Konzentrizität der Bohrung innerhalb
der Verzahnung gewährleistet. Der Stempel erhält hierfür, wie an sich bekannt, einen ihn verlängernden
Zentrierzapfen, auf den die Rohteile aufgezogen werden; das Zapfenende ist konisch, damit die Rohteile
leichter über den Zapfen gesteckt werden können, und die Länge des zylindrischen Teils ist praktisch gleich
der der doppelten Höhe des Rohteils, damit während der Bearbeitung zwei Rohteile gleichzeitig zentriert
werden können.
Die eigentlichen plastischen Verformungen bei dem I-Tießpreßvorgang führen in den meisten Fällen dazu.
daß die Rohlingsbohrung auf dem Zentrierzapfen des Stempels klemmt. Jedoch reichen die an einem Teil des
oberen Rohteils wirksame Halterung des Rohteils in dem Ziehwerkzeug und eine geeignete Schmierung der
Bohrung und des Zentrierdaumens aus. den Stempel zu lösen, ohne eine besondere Auswerfvorrichtung anzuwenden.
Die Tatsache, daß Rohrabschnitte als Ausgangsmaterial verwendet werden können, vereinfacht die Fertigbearbeitung
der Ritzel beträchtlich und gewährleistet einen bequemen zentrischen Eingriff für das abschlie-Ltende
Fertigbearbeitungsrolliercn und die Hernchtung der Seitenflächen.
Für beide Arten von Rohlingen können die gleichen Ziehwerkzeuge verwendet werden.
In F i g. 2 wird dargestellt, wie eine Verzahnung auf
einem Rohteil 1 unter dem Druck der Zähnung 22 eines
/iehwerkzeuges 2 üblicher Bauart entsteht.
Die Zähne 22. die in die Außenfläche 23 des Rohteüs gedrückt werden, nehmen längs ihrer Flanken Metall
von dem Rohteil in der durch die Pfeile 24 angedeuteten Weise weg. wodurch sich infolge Saugwirkung eine
Abrundung der Winkel am Zahnkopf 25 der so hergestellten Verzahnung ergibt.
In F i g. 3 stellt das Profil 26 das Berührungsprofil
/wischen dem Rohteil mit der ursprünglichen Umfangi.linie
23 und der Zahnung des erfindungsgemäßen Ziehwerkzeugs 2 dar; hier werden die Zahnköpfe 27
von Beginn des Eingreifens des Ziehwerkzeuges 2 an gedrückt. Die gestrichelten Linien 28 stellen aufeinanderfolgende
Herstellungsprofile für die Zahnung des Rohteils I dar, entsprechend der zugehörigen Kontur
in dem Ziehwerkzeug.
Die Verformungen an dem Rohteil führen /ur geringfügigen
Verlängerung des Rohteils.
In F i g. 4 ist im Schnitt ein Ziehwerkzeug gezeichnet,
das aus den drei Elementen 33, 29 und 30 zusammengesetzt ist, die zwischen Spannringen 3 und 3' in eine Aufschrumpfhülse
4 aufeinandergelegt und durch Bolzen 32 gegen gegenseitige Verdrehung gesichert sind. Eine
Fo're von Rohteilen 1 (durch gestrichelte Umrißlinien
angedeutet) wird von dem Ende eines drehbeweglich gehaltenen Stempels 10 durch das Ziehwerkzeug getrieben.
Die Öffnung jedes Ziehelements besteht aus zwei Kegelstümpfcn, die mit ihren kleineren Basisfläehcn in
ihrer Kragenzone 31 zusammenstoßen; der Ziehkegelstumpf hat die Höhe A, einen Eingangsdurchmesser /.)
und einen Ausgangsdurchmesser Cim Bereich des Kragens 31.
Der Eingangsdurchmesser D des Ziehkegels eines Ziehelements ist zur Erleichterung des Eintretens des
Rohieils etwas größer als der Kragendurchmesscr C
des vorhergehenden Elements.
lerner wird, um die gleichzeitige Behandlung ein und
desselben Rohteils in zwei Elementen zu verhindern. \sas /um Klemmen führen würde, die Höhe des Rohteils
etwas kleiner gewählt, als die Höhe B des Freigabektgels.
wobei die Verlängerung des Rohteils beim Übergang in diesen Kegel berücksichtigt wird.
De Neigungen der Zahnkopfflächer. bei der abgewickelten Zahnung in den Ziehkegeln sollen /weckmü-Uigurweise
zwischen 10' und 20° betragen.
Die verzahnten Rohteile für Ritzel mit Sehräggewmde.
die n;«rh dem angegebenen Verfahren hergestellt sind, brauchen vor Ingebrauchnahme nur rioch einet
Fertigbearbeitung durch Rollieren unterworfen zu wer den.
Hierzu 2 Blatt Zeichnuneen
Claims (3)
1. Vorrichtung zur Kaltherstellung schrägverzahnter Zahnradrohlinge mit einem feststehenden
Ziehwerkzeug mit innerer Schrägverzahnung anwachsender Profilhöhe sowie mit einem Preßstempel
zum Durchtreiben von zylindrischen Rohlingen durch das Ziehwerkzeug, dadurch gekennzeichnet,
daß der Preßstempel (10,11) frei drehbeweglich
gelagert ist und, wie an sich bekannt, einen Durchmesser etwa gleich dem der Rohlinge
aufweist und daß das Ziehwerkzeug aus Hülsenelementen (29, 30. 33) mit steigender Drofiltiefe zusammengesetzt
isi. die einen vorderen Ziehkegel (A) mit einer bei gleichbleibendem Profil anwachsenden
ProfiJböhe der inneren Schrägverzahnung sowie einen hinteren Freigabebereich (B) abfallender Profilhöhe
aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- :o
zeichnet, daß der Eingangskopfdurchmesser (D) der Schrägverzahnung eines nachfolgenden 1 lülsenclementes
(29, 39) etwas größer ist als der Kopfdurchmesser (C) der Schrägverzahnung des vorangehenden
Hülsenelementes (33, 29) an der Übergangsstel-Ie von Ziehkegel (A) und Freigabebereich (B).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (B) des Freigabebereiches
etwas größer ist als die Höhe eines Rohlings
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Country Status (4)
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DE (1) | DE2157874B2 (de) |
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JP7099253B2 (ja) | 2018-10-31 | 2022-07-12 | トヨタ自動車株式会社 | 歯車の鍛造成形方法及び鍛造成形装置 |
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- 1977-06-14 JP JP7678877U patent/JPS544505Y2/ja not_active Expired
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