DE2320336A1 - Vorrichtung zur spanlosen herstellung von kegelzahnraedern aus metallrohteilen - Google Patents

Description

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

17. April 1973 Ks/hr 3 _

Vorrichtung zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern aus Metallrohteilen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern aus Metallrohteilen j beispielsweise aus Stahl, bestehend aus einer die Kegelzahnform enthaltende Matrize, einem Gegenstempel und einem Preßstempel.

Es ist bekannt, Kegelzahnräder durch spanlose Arbeitsverfahren herzustellen, beispielsweise durch Warmschmiedenoder Kaltfließpressen eines metallischen Rohteiles in einem aus Matrize, Preßstempel und Gegenstempel aufgebauten Werkzeug. Die mit diesem Arbeitsverfahren geformten Räder genügen in der Regel noch nicht den Anforderungen an dir Genauigkeit der Verzahnung. Darüber hinaus ist es schwierig, die kegelzahnförmige Gravur mit dem genannten Verfahren ohne besondere Maßnahmen in einem Arbeitsgang vollständig mit Werkstoff aufzufüllen, da das Einfließen von Werkstoff in die Zahnlücken durch hohe Reibungskräfte an den Zahnflanken erschwert wird. Diese Schwierigkeiten treten vor allem beim Ausfüllen der Matrizenform am kleinen Durchmesser der Verzahnung auf, da hier bei relativ hohen Reibkräften große spezifische Querschal ttsänderungen vorgenommen werden müssen.

Als Folge hiervon muß in einem zweiten Preßarbeitsgang, der unabhängig von der Temperatur des ersten formgebenden Arbeitsganges stets bei Raumtemperatur ausgeführt wir,d, versucht werden, sowohl die erforderliche Genauigkeit zu

409845/0113

erreichen als auch die Kegelzahnform vollständig mit Werkstoff auszufüllen. Diese Ziele stellen unterschiedliche Anforderungen an den Umformvorgang· Während es zur Erzielung einer hohen Maßgenauigkeit wünschenswert wäre, die elastischen Formänderungen der Matrize möglichst gering zu halten, was nur. durch Begrenzung der Umformkraft auf einen, für das Maßprägen notwendigen Mindeswert möglich ist, erfordert das vollständige Ausfüllen der verzahnungstragenden Gravur Umformkräfte, die den für das Maßprägen wünscherawerten Mindestwert bei weitem übersteigen.

Für die Herstellung maßgenauer Räder ist daher oft ein dritter Preßvorgang erforderlich, der die Herstellkosten der Räder naturgemäß sehr erhöht. Die wirtschaftliche Herstellung maßgen.auer Kegelzahnräder hängt daher in hohem Maße von der Beherrschung des Stofflußes beim ersten formgebenden Preßarbeitsgang ab.

Es sind mehrere Maßnahmen bekannt, die den Werkstoffluß bei der Herstellung von Kegelzahnrädern begünstigen. So ist es beispielsweise bekannt, für das Warmschmieden von Kegelzahnrädern eine konische Anfasung an der Matrize und eine einseitig höhere Erwärnung des Rohteiles vorzunehmen, um ein gutes Preßergebnis zu erzielen. (DT-PS 1 048 766).

Weiterhin ist bekannt, beim Fließpressen von Kegelzahnrädern ballige Rohteilformen zu verwenden, die das Ausfüllen der kegelzahnförmigen Gravur begünstigen sollen. (DTPS 1 652 86I)

Diese Maßnahmen sind einerseits notwendig, um unter den jeweils vorliegenden Umformbedingungen, die duch die Größe der örtlichen Formänderungen, Reibkräfte an den

409845/0113

Zahnflanken, Umformtemperatur, Werkzeuganordnung und Formgeschwindigkeit gekennzeichnet sein mögen, ein Ausfüllen der Matrizenform zu erreichen andererseits bedeuten sie gegenüber der Verwendung eines zylindrischen Rohteiles einen zusätzlichen Aufwand.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine-Vorrichtung anzugeben mit der ein zylindrische* Rohteil ohne weitere vorbereitende Maßnahmen zu einem vollständig ausgeformten Kegelzahnrad gepreßt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung die Matrize neben der formgebenden Kegelradverzahnunja; eine zweite Stirnradverzahnung aufweist, deren Querschnitt sich aus der axialen Projektion des kleinsten Kegelradschnitts ergibt, die sich in axialer Richtung an den kleinsten Quer schnitt der Kegelradverzahnung anschließt und der Führung eines ebenfalls mit einer entsprechenden Stirnradverzahnung versehenen Gegenstempels dient.

Die Matrize ist gegenüber dem Gegenetempel federnd abgestützt und in axialer Richtung gegeüber diesem bewegbar. Auf diese Weise ist es möglich, auch die Verzahnung im Bereich des kleinsten Kegelzahnraddvrchmessers voll auszufüllen. Zweckmäßigerweiee wird die Lage von Matrize und Gegenstempel vor Preßbeginn so gewählt, daß am oberen Ende der Stirnradverzahnung ein materialfreier Raum verbleibt, dessen Größe sich aus den fehlenden Werkstoffvolumen am kleinen Kegelraddurchmesser ergibt. Ein Verklemmen der Werkzeuge dtfch den in den Spalt austretenden überschüssigen Werkstoff ist damit vermieden. Die federnde Abstützung der Matrize gegenüber dem Gegenstempel läßt sich vorzugsweise durch mechanische Federn, beispielsweise Tellerfedern, oder aber

409845/0113

durch hydraulische Speicherglieder, die eine Einstellung des hydraulischen Gegendruckes gestatten, durchführen.

Die Erfindung ist anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispielas näher erläutert. Dabei zeigt die linke Bildhälfte die Stellung der Werkzeugteile vor Beginn, die rechte Bildhälfte die Stellung der Werkzeugteile bei Beendigung des Umformvorganges.

Die Matrize 1 weist 2 Verzahnungen auf, eine erste unmittelbar am Umformvorgang beteiligte formgebende Verzahnung 2, die der Verzahnung des zu pressenden Kegelzahnrades entspricht und eine zweite, in ihrem Querschnitt stini.radförmige Verzahnung 3i die sich in axialer Richtung an den kleinsten Querschnitt der Kegelradverzahnung 2 anschließt. Der Querschnitt der zweiten Verzahnung 3 ergibt sich aus der axialen Projektion des kleinsten Querschnittes der Kegelradverzahnung 2. Diese 2. Verzahnung 3 dient der Führung des Gegenstempels 4, der zu diesem Zweck seinerseits an seinem äußeren Umfang eine entsprechend der Verzahnung 3 geformte Stirnradverzahnung 5 aufweisen muß.

Der Gegenstempel 4 wird gegenüber der Matrize 1 über federnde Zwischenglieder 6 abgestützt, die eine Verschiebung beider Teile zueinander in axialer Richtung ermöglichen. Die Lage von Matrize 1 und Gegenstempel 4 wird vor Beginn der Umformung so gewählt, daß die obere Kante des Gegenstempels 4 unter der kleinsten Querschnittsfläche der Kegelradverzahnung

2 Hegt, so daß im oberen Bereichder stirnradförmigen Verzahnung

3 der materialfreie Zwischenraum 7 entsteht. Der Durchmesser de· zu formenden zylindrischen Rohteiles 8 wird so gewählt, daß das Rohteil 8 die Kegelradverzahnung 2 in deren kleinsten Querschnitt berührt. Wird durch die axiale Bewegung des Preßetempels 9 die Umformung eingeleitet, so füllen sich der zunächst materialfreie Raum 7 und der engste Querschnitt der

409845/0113

Kegelradverzahnung 2 nur teilweise mit Werkstoff. Mit fortschreitendem Umformvorgang,wenn die Umformkraft die Kraft der Federglieder 6 übersteigt, verschieben sich Matrize 1 und Gegenstempel 4 zueinander.

Dabei wird der in den Zwischenraum 7 eingeflossene Werkstoff in die Kegelradverzahnung 2 zurückgestaucht, die dadurch auch im Bereich ihres engsten Querschnittes mit Werkstoff angefüllt wird. Bei Beendigung des Vorganges schließt die obere Kante des Gegenstempels 4 mit dem kleinsten Durchmesser der Kegelradverzahnung 2 ab. Die Größe des Zwischenraumes 7 ist so zu wählen, daß die Menge des eingeflossnen Werkstoffs, der im Bereich des kleinsten Zahnquerschnittes fehlenden Werkstoffmenge entspricht, so daß kein überschüssiger Werkstoff vorhanden ist, der in den Spalt zwischen Matrize 1 und Gegenstempel k eindringen und ein Klemmen beider Teile verursachen kann. Das fertig gepreßte Kegelrad 10 wird nach Beendigung des Preßvorganges durch den Auswerferstift 11 aus dem Werkzeug gehoben.

409845/0113

Claims (4)

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft 17- April 1973 Ks/hr 3 - PATENTANSPRÜCHE

1.jVorrichtung zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern aus Metallrohlingen, beispielsweise aus Stahl, bestehend aus einer die Kegelzahnform enthaltende Matrize, einem
Gegenstempel und einem Preßstempel, dadurch gekennzeichnet,· daß die Matrize (l) neben der formgebenden Kegelradverzahnung (2) eine zweite Stirnradverzahnung (3) aufweist, deren Querschnitt sich aus der axialen Projektion des kleinsten Kegelradquerschnittes ergibt-, die sich in
axialer Richtung an den kleinsten Querschnitt der Kegelradverzahnung (2) anschließt und der Führung eines ebenfalls mit einer entsprechenden Stirnradverzahnung (5) versehenen Gegenstempels (t)" cN-ent.

2.. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Matrize (2) gegenüber dem Gegenstempel (4) federnd
abgestützt ist und beide Werkzeugteile am Ende des Preßvorganges in axialer Richtung gegeneinander bewegbar sind.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage von Matrize (2) und Gegenstempel (4)
vor Preßbeginn so gewählt ist, daß am oberen Ende der
Stirnradverzahnung (5) ein materialfreier Raum (7) verbleibt, dessen Größe dem Werkstoffvolumen am kleinen Kegelzahnraddurchmesser entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Federglied (6) mechanische Federn, wie beispielsweise Tellerfedern verwendet sind.

5· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- - zeichnet, daß als Federglied (6) hydraulische Speicherglieder verwendet sind die eine Einstellung des hydraulischen Gegendruckes gestatten.

409845/0113

Le e rs e i t e