DE2320336C3

DE2320336C3 - Vorrichtung zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern aus Metallrohteilen

Info

Publication number: DE2320336C3
Application number: DE2320336A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. 8510 Fuerth Dohmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-04-21
Filing date: 1973-04-21
Publication date: 1987-04-16
Also published as: AT329354B; SE396894B; BE810832A; BR7403172D0; FR2226229A1; AR198360A1; JPS5726852B2; US3887978A; DE2320336A1; DE2320336B2; FR2226229B1; IT1008917B; ATA138474A; CH565602A5; GB1411365A; NL7401997A; JPS5047861A

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 oder Kaltfließpressen eines metallischen Rohteils 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. 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 Querschnittsänderungen vorgenommen werden müssen.

Als Folge hiervon muß in einem zweiten Preßarbeitsgang, der unabhängig von der Temperatur des ersten formgebenden Arbeitsganges stets bei Raumtemperatur ausgeführt wird, versucht werden, sowohl die erforderliche Genauigkeit zu erreichen als auch die Kegclzahnform vollständig mit Werkstoff auszufüllen. Diese Ziele stellen unterschiedliche Anforderunger, an den Umformvorgang. Während es zur Erzielung einer S hohes Maßgenauigkeit wünschenswert wäre, die elastischen Formänderungen der Matrize möglichst gering zu halten, was nur durch Begrenzung der Umformkrart auf einen, für das Maßprägen notwendigen Mindestwert möglich ist, erfordert das vollständige Ausfüllen der verzahnungstragenden Gravur Umformkräfte, die den für das Maßprägen wünschenswerten 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 maßgenauer Kegel/ahnrädcr hängt daher in hohem Maße von der Beherrschung des Stoflflusses beim ersten formgebenden Prcßarbeitsgang ab. Es sind mehrere Maßnahmen bekannt, die den Werkstofffluß bei der Herstellung von Kegelzuhnrädem begünstigen. So ist es beispielsweise bekannt, fiir das Warmschmieden von Kegelzahnrädern eine konische Anfassung 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 kegelzahnförmigen Gravur begünstigen seilen (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, Umlbrmtemperatur, 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 zylindrisches Rohteil ohne weitere vorbereitende Maßnahmen zu einem vollständig ausgeformten Kegelzahnrad gepreßt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch den Einsatz dieser Vorrichtung kann ein kostengünstiger zylindrischer Rohling verwendet werden, dessen Volumen so gering wie möglich bemessen ist. Das Material des Rohlings füllt nach Beendigung des Preßvorgangs den kegelzahnförmigen Teil der Matrize vollständig aus, ohne daß an irgendeiner Stelle eine spanabhebende Nachbearbeitung erforderlich ist. Das beim Preßvorgang zunächst in den Zwischenraum zwischen Matrizenboden und Gegenstempel gelangte Material des Rohlings wird am Ende des Preßvorgangs in den die Kegelzahnform enthaltenden Teil der Matrize zurückgestaucht. Es gelangt dadurch in den Bereich des kleinsten Querschnitts der Matrize und Rillt die dort befindliche Verzahnung vollständig aus.

Zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen Matrize und Gegenstempel am Ende des Preßvorgangs kann die Abstützung der Matrize durch Federglieder, beispielsweise Tellerfedern, oder durch hydraulische Speicherglieder, die eine Einstellung des hydraulischen Gegendruckes gestatten, erfolgen.

Die Vorrichtung nach der Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus*· führungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigt die

linke Seile die Stellung der Werkzeugteile vor Beginn des PreLivorganges, während auf der rechten Seite die Stellung der Werkzeugteile nach Beendigung des Preßvorganges wiedergegeben ist.

Die Matrize 1 weist zwei 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 stirnradförmige Verzahnung 3, 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 kleinstsn Querschnittes der Kegelradverzahnung 2. Diese zweite 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 muli

Der Gegenstand 4 kann gegenüber der Matrize 1 über Federglieder 6 abgestützt sein, die eine Verschiebung beider TeiSe gegeneinander in axialer Richtung ermöglichen. Als Federglieder 6 können mechanische Federn oder hydraulische Speicherglieder verwendet werden. 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 liegt, so daß im oberen Bereich der stimradförmigen Verzahnung 3 der materialfreie Zwischenraum 7 entsteht. Der Durchmesser des umzuformenden zylindrischen Rohteiles 8 wird so gewählt, daß das Rohteil 8 die Kegelradverzahnung 2 in deren kleinstem Querschnitt berührt. Wird durch die axiale Bewegung des Preßstempels 9 die Umformung eingeleitet, so füllen sich der zunächst materialfreie Zwischenraum 7 und der engste Querschnitt der Kegelradverzahnung 2 nur teilweise mit Werkstoff. Mit fortschreitendem Um form Vorgang, wenn die Umformkraft die Kraft der Federglieder 6 übersteigt, verschieben sich Matrize { und Gegenstempel 4 gegeneinander.

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 Preßvorganges 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 e^:ngeflossenen 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 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 Blatt Zeichnungen

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Claims

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, dadurchgekennzeichnet, daß die Matrize (1) neben der formgebenden Kegelradverzahnung (2) eine 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, und daß die Matrize (1) gegenüber dem Gegenstempel (4) federnd abgestützt ist, wobei die Lage von Matrize (1) und Gegenstempel (4) vor Preßbeginn so gewählt ist, daß am oberen Ende der Stirnradverzahnung (5) ein materialfreier Zwischenraum (7) verbleibt, dessen Größe dem Werkstoffvolumen am kleinen Kegelzahnraddurchmesser entspricht, und wobei Matrize (1) und Gegenstempel (4) am Ende des Preßvorganges in axialer Richtung gegeneinander bewegbar sind, bis die obere Kante des Gegenstempels (4) mit dem kleinsten Durchmesser der Kegelradverzahnung (2) abschließt.

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

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Federglieder (6) hydraulische Speicherglieder verwendet sind, die eine Einstellung des hydraulischen Gegendruckes gestatten.