DE2320336B2

DE2320336B2 - Vorrichtung zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern aus Metallrohteilen

Info

Publication number: DE2320336B2
Application number: DE2320336A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. 8510 Fuerth Dohmann
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1973-04-21
Filing date: 1973-04-21
Publication date: 1980-02-21
Also published as: FR2226229A1; NL7401997A; AR198360A1; BR7403172D0; JPS5726852B2; ATA138474A; CH565602A5; BE810832A; GB1411365A; JPS5047861A; US3887978A; IT1008917B; DE2320336C3; DE2320336A1; AT329354B; SE396894B; FR2226229B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern aus Metallrohteilen, 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 Warmschmieden cder Kaltfließpressen eines metallischen Rohteiles in einem aus Matrize, Preßstempel und Gegenstempel aufgebauten Werkzeug. Die mit diesem Arbeitsverfahren geformten Räder benügen in der Regel noch nicht den Anforderungen an die Genauigkeit der Verzahnung. Daiüber 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 Querschnittsänderungen vorgenommen werden müssen.

Als Folge hiervon muß in einem zweiten Preßarbeitsgang, der unabhängig von der Temperatur des ersten fofmgcbenden Arbeitsganges siets bei Raumtemperatur ausgeführt wird* versucht werden, sowohl die erforderliche Genauigkeit zu 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 Mindestwert möglich ist, erfordert das vollständige Ausfüllen dar verzahnungstragenden Gravur Umformkräfte, die den für das Maßprägen wünschenswerten Mindestwert b?i weitem übersteigen.

Für die Herstellung maSgenauer Räder ist daher oft ein dritter Preßvorgang erforderlich, der die Herstellkosten der Räder naturg-, maß sehr erhöht Die wirtschaft-

:5 liehe Herstellung maßgenauer Kegelzahnräder hängt daher in hohem Maße von der Beherrschung des Stoffflusses beim ersten formgebenden Preßarbeitsgang ab.

Es sind mehrere Maßnahmen bekannt, die den Werkstofffluß 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 Erwärmung des Rohteiles vorzunehmen, um ein gutes Preßergebnis zu erzielen (DE-PS 10 48 766).

Weiterhin ist bekannt, beim Fließpressen von Kegelzahnrädern ballige Rohteilformen zu verwenden, die das Ausfüllen der kegelzahnförniigen Gravur begünstigen sollen (DE-PS 16 52 861).

Diese Maßnahmen sind einerseits notwendig, um unter den jeweils vorliegenden Umformbedingungen die durch die Größe der örtlichen Formänderungen, Reibkräfte an den Zahnflanken, Umformtemperatur, Werkzeiiganordniing und Fonngeschwiridigkeii 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, mii der ein zylindrisches 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 Kegelradverzahnung eine zweite Stirnradverzahnung aufweist, deren Querschnitt sich aus der axialen Projektion des kleinsten Kegelradschnitts ergibt, die sich in axialer Richtung an den kleinsten Querschnitt der Kegelradverzahnung anschließt und der Führung eines ebenfalls mit einer entsprechenden Stirnradverzahnung versehenen Gegenstempels dient

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

oder aber durch hydraulische Speichergiieder. die eine Einstellung des hydraulischen Gegendruckes gestatten, durchführen.

Die Erfindung ist anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert Dabei zeigt die linke Bildhäifte die Stellung der Werkzeugteile vor Beginn, die rechte BildhäJfte 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 Kegelzannrades entspricht und eine rweite, in ihrem Querschnitt stirnradförmige Verzahnung S. die sich in axialer Richtung an den kleinsten Quen.'.....it der Kegelradverzahnung 2 anschließt Üei Que, schnitt der zweiten Verzahnung 3 ergibt pich aus der axialen Projektion des kleinsten Querschn^es der Kegelradverzahnui?5 2. Diese 2. Verzahnu-- < dient der Führung '¹^BeS Gegenstempels 4, der 71 diesem Zweck seinerseits =an seinem äußeren Umfang .ine entsprechend der ⁼⁼Verzahnungr 3 geformte Stirnradverzahnung 5 aufwei- -^sen muß.

ζ Der Gegenstempel 4 wird gegenüber der Iviatrize 1 —über federnde Zwischenglieder 6 abgestützt, d:e 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 kieinsten Querschnittsfiäche der Kegelradverzahnung 2 liegt, so daß im oberen Bereich der stirnradförmigen Verzahnung 3 der materialfreie Zwischenraum 7 entsteht Der Durchmesser des 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 Preßstempels 9 die Umformung eingeleitet, so füllen sich der zunächst materialfreie Raum 7 und der engste Querschnitt der Kegelradverzahnung 2 nur teilweise mit Werkstoff. Mit fortschreitendem Umformvorgang, wenn die Umformkratt die Kraft der Federglieder 6 übersteigt verschieben sich Matrize ί 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 Gegenstempeis 4 mit dem kleinsten Durchmesv.. der Kegelrad verzahnung 2 ab. Die Größe des Zwischenraumes 7 ist so zu wählen, daß die Menge des eingeflossenen Werkstoffs, der im ßer': ..h des kleinsten Zahnquerschnittes fehlenden Werkstoff' nenge entspricht, so daß kein überschüssiger Werkstoff vorhanden ist, der in den Spalt zwischen Matrize 1 und Gegerstempe! 4 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.

Hierzu 1 BlittZeichnungen

Claims

23 20 Patentansprüche·

1. Vorrichtung 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 (i) 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 (4) dient.

Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (2) gegenüber dem Gegenstempei (4) federnd abgestützt ist und beide Werkzengteile am Ende des Freßvorgariges in axialer Ricbt-mg gegeneinander bewegbar sind.

3. Vorrichiting nach Ansprach 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 ί oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Federglied (6) mechanische Federn, wie beispielsweise Tellerfedern verwendet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zL Fedei^ied (β) hydraulische Speicherglieder verwendet sir i, die eine Einstellung des hydraulischen Gegendruckes, gestalten.