DE2321939C3 - Vorrichtung zum Preßformen von Schrägzahnrädern durch Verdichten von Pulvern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Preßformen von Schrägzahnrädern durch Verdichten von Pulvern, bei welcher ein außengezahnter beweglicher Stempel bei schraubenlinienförmiger Bewegung in eine innengezahnte Preßform hinein geführt wird.

Vorrichtungen der vorerwähnten Art sind bereits bekannt. Eine erste, aus der DE-AS 12 93 397 bekannten Vorrichtung enthält eine nicht drehbare Preßform, deren Innenprofil dem Außenprofil der zu formenden Zahnräder entspricht, und zwei einander gegenüberliegend angeordnete Stempel, von welchen je ein Ende mit Schrägzahnung versehen ist, die mit der Preßform in Eingriff kommen kann. Diese Stempel werden während des Verdichtungsvorganges je mit Hilfe einer innen- und außenverzahnten Buchse gedreht, deren Innenteil mit einer von der Schrägzahnung am Ende des eigentlichen Stempels getrennten Schrägzahnung im Eingriff steht, während ihr Außenteil mit einer weiteren, nicht drehbaren Schrägzahnung im Eingriff steht. Diese Vorrichtung gestattet jedoch nicht das Erzielen einer Gleichförmigkeit bei genügender Genauigkeit zwischen der dem Stempel durch die Buchse vermittelten Steigung der schraubenlinienförmigen Bewegung und der Steigung der Zahnung der Preßform. Um nämlich zu vermeiden, daß das verdichtete Zahnrad erhebliche

ίο Gesenkfugen aufweist, darf der Spielraum zwischen jedem Stempel und der Preßform nicht mehr als wenige Hunderstel eines Millimeters betragen, wobei demzufolge die Zahnungenschar, durch die die beiden Stempel gedreht werden, mit Toleranzen in der Größenordnung von Zehntausendsteln eines Millimeters hergestellt werden müßten. Dies läßt sich praktisch nicht erreichen, so daß es zur Gewährleistung des Fehlens abnormaler Kontakte zwischen den Stempeln und der Paßform notwendig ist, einen größeren Spielraum als erwünscht zu belassen mit dem Ergebnis, daß man verdichtete Körper mit erheblichen Gesenkfugen erhält, die dadurch minderwertig sind. Außerdem ist in Anbetracht der Genauigkeit, mit welcher diese Zahnungenschar gefertigt werden muß, diese bekannte Vorrichtung sehr kostspielig. Schließlich ist es bei dieser Vorrichtung, um ein Schrägzahnrad mit einer Nabe herstellen zu können, notwendig, einen dritten Stempel hinzuzufügen, wobei es nicht möglich ist, an der Nabe Vorsprünge wie beispielsweise mit ihr aus einem Stück gefertigte Keile zu bilden.

Eine zweite aus der US-PS 25 61 735 bekannte Vorrichtung enthält eine feststehende Schrägpreßform, mit der die Enden von zwei in einander entgegengesetzten Richtungen bewegbaren Schrägstempeln in Eingriff kommen. Die Stempel werden mittels zweier Zahnstangen und gepaarter Schnecken und Schneckenräder gedreht Der untere Stempel wird in der Preßform angehalten zum Bilden der Kammer, in die das Pulver eingebracht wird. Darauf dringt der obere Stempel in die Preßform ein und verdichtet das Pulver gegen den unteren Stempel, der während des Verdichtungsprozesses unbeweglich bleibt. Diese Vorrichtung ist ebenfalls sehr kompliziert und ermöglicht keine einwandfreie Gleichförmigkeit zwischen der Steigung der Bewegung der Stempel und der Steigung der Zahnung der Preßform. Dies ist eine Folge der praktisch nicht zu verwirklichenden Genauigkeit, mit welcher die Elemente des Mechanismus, durch den die Stempel gedreht werden, so gefertigt werden müßten, daß zwischen den Stempeln und der Preßform nur ein Spielraum vorhanden sein darf, der nicht zur Bildung von ■erheblichen Gesenkfugen an dem verdichteten Körper führt. Außerdem ist das Verdichten des Pulvers insofern nicht gleichmäßig, als der Verdichtungshub nur von dem oberen Stempel ausgeführt wird.

Sofern Schrägzahnräder mit einer Nabe geformt werden sollen, erfolgt während der Verdichtung eine Drehbewegung des Pulvers in den Leerräumen der Schrägpreßform, während die Reibung zwischen den Stempeln und dem übrigen Pulver bestrebt ist, das Pulver unbeweglich zu halten. Dadurch kommt es häufig vor, daß das geformte Zahnrad insbesondere in der Trennungsebene zwischen der Nabe und dem Zahnrad zerbricht. Diese Unzulänglichkeit ist in dem Falle unüberwindlich, wo das zu erzielende Zahnrad an seiner Nabe mit Vorsprüngen wie beispielsweise mit der Nabe aus einem Stück gefertigten Keilnuten oder Keilen versehen ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu sehen, das Preßformen von Schrägzahnrädern zu ermöglichen, die mit der Nabe an einem Stück gefertigte Vorsprünge aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung zum Preßformen von Schrägzahnrädern djrch Verdichten eines Pulvers bestimmt mit einer Preßform, die ein gezahntes Innenprofil aufweist, das dem des zu formenden Zahnrades entspricht, einem beweglichen Stempel, der einen außengezahnten Teil aufweist, der in die Preßform eindringen kann, um das Pulver zu verdichten, und einer vorzugsweise innengezahnten Führungseinrichtung, in weicher sich der außengezahnte Teil so bewegt, daß er bei schraubenlinienförmiger Bewegung in die Preßform hinein geführt wird und bewirkt, daß die Außenzahnung des Teiles richtig in die Innenzahnungen der Preßform eingreift, wobei erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, daß die Führungseinrichtung eine Schraubenmutter enthält, die mit dem außengezahnten Teil des beweglichen Stempels unmittelbar im Eingriff steht

Weitere Einzelheiten und Vorteiie der Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung zu formenden Zahnrades,

F i g. 2 einen axialen Schnitt durch die Formvorrichtung im Anfangsstadium eines Preßvorganges,

F i g. 3 und 4 die Vorrichtung nach F i g. 2 in zwei nachfolgenden Stadien des Preßvorganges.

Das Zahnrad 10 (Fig. 1) wird mit Hilfe des Pressens und Sinterns von Pulver hergestellt. Das Zahnrad 10 hat einen Teil 11 mit Schrägzähnen und eine einen Keil 13 aufweisende Nabe 12. Das Zahnrad 10 ist außerdem mit einer durchgehenden Öffnung 14 versehen.

Zu der Preßvorrichtung gehören eine obere Preßform 16 (F i g. 2), die feststehend ist, und eine in axialer Richtung bewegbare untere Preßform 17. Die obere Preßform 16 hat ein dem Außenprofil des gezahnten Zahnradteiles 11 entsprechendes Profil und ist mit zwei die Winkelstellung bestimmenden Führungsstiften 18 versehen. Die mit ihrem unteren Ende an der oberen Preßform 16 fest angebrachten Stifte 18 sind an ihrem oberen Ende mit einem konischen Zentrierteil 27 versehen und ragen in lotrechter Richtung aus der Oberseite der Preßform 16 heraus. Aus der oberen Preßform 16 ragen außerdem vier gleiche Anschlagzapfen 26 heraus, von welchen in F i g. 2 nur zwei sichtbar sind.

Die untere Preßform 27 hat ein dem Außenprofil der Nabe 12 und des Keiles 13 entsprechendes Innenprofil.

Der untere Stempel 19, der innen hohl ist und dessen Außenprofil dem der Außenfläche der Nabe 12 und des Keiles 13 entspricht, wirkt mit der unteren Preßform 17 zusammen. Der untere Stempel 19 ist senkrecht bewegbar. Außerdem ist in dem Hohlraum des unteren Stempels 19 ein Kern 20 untergebracht, der zum Herstellen der durchgehenden Öffnung 14 in ihm senkrecht bewegbar ist.

Das untere Ende 21 eines oberen Stempels 22, der innen hohl ist, um d-r P: rchtritt des Kerns 20 zuzulassen, wirkt mit der oberen Preßform 16 zusammen. Das Außenprofil dieses Stempelendes 21 entspricht dem Außenprofil des gezahnten Zahnradteiles 11. Der obere Stempel 22 ist in einer allgemein mit 23 bezeichneten Halterung mit einer Gruppe von Wälzlagern drehbar und zusammen mit der Halterung 23 senkrecht bewegbar.

Eine Führungsplatte 24 ist senkrecht bewegbar und mit einer öffnung 30 versehen, in die ein Block 31 mit gezahntem Innenprofil z. B. eine Mutter mit genau dem gleichen Profil der oberen PreSform 16 eingeführt wird. Das Ende 21 des oberen Stempels 22 steht ständig mit dem Block 31 im Eingriff. Die Führungsplatte 24 ist mit zwei die Winkelstellung bestimmendem Führungslöchern 25 versehen, die mit den Stilten 18 der oberen Preßform 16 in Eingriff kommen.

Diese Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Beim Beschicken befindet sich die untere Preßform 17 in ihrer höchsten Stellung, wobei ihre Oberseite mit der Unterseite der oberen Preßform 16 in Berührung steht Der untere Stempel 19 befindet sich in der unteren Preßform 17, wobei der Kern 20 sich in seiner höchsten Stellung, im wesentlichen in Höhe der Oberseite der oberen Preßform 16 befindet. Die Führungsplatte 24 befindet sich in iherer höchsten Stellung, wobei sich der obere Stempel 22 gegenüber der eigentlichen Führungsplatte 24 in seiner äußersten hochgeführten Stellung befindet, d. h. im wesentlichen mit der Unterseite des Blocks 31 fluchtet. Dies ist die in F i g. 2 veranschaulichte Lage.

Das Metallpulver wird in an sich bekannter Weise in die Preßformen 16 und 17 eingebracht. Nach dem Beschicken werden der obere Stempel 22 (Fig. 3) und die Führungsplatte 24 zusammen lotrecht abgesenkt, bis die Führungsplatte 24 gegen die obere Preßform 16 zum Anschlag kommt, indem sie gegen die Anschlagzapfen 26 anliegt. Im letzten Teil dieser Bewegung zentrieren die beiden Stifte 18 die Löcher 25 mit Hilfe der konischen Teile 27, worauf sie in die Löcher 25 eindringen und die Führungsplatte 24 in ihrer Winkelstellung festlegen, so daß, wenn sie gegen die Zapfen 26 der oberen Preßform 16 zum Anschlag kommt, das gezahnte Profil des Blocks 31 und das der oberen Preßform 16 genau phasengleich sind. Dadurch korrigieren die die Winkelstellung bestimmenden Führungsstifte 18 jede mögliche Winkelverschiebung der Führungsplatte 24, die im Verlaufe der vorangehenden Bewegungen eintreten kann. Die Zapfen 26 sind notwendig, um zu verhindern, daß Pulver, das möglicherweise auf die obere Preßform 16 während der Beschickung gefallen sein könnte, die Anschlagstellung der Führungsplatte 24 und damit Winkelverstellung des Profils des Blocks 31 gegenüber dem Profil der oberen Preßform 16 verändert. Zu diesem Zweck sind die Zapfen 26 höher ausgebildet als der Beschickungspegel des Pulvers, der im wesentlichen mit der Oberseite der oberen Preßform 16 übereinstimmt.

Wenn die Führungsplatte 24 gegen die Zapfen 26 zum Anschlag kommt, senkt sich der obere Stempel 22 bei schraubenlinienförmiger Bewegung weiter ab, wobei er durch den Block 31 der Führungsplatte 24 geführt wird. Das Ende 21 des Stempels 22 kommt jetzt mit der oberen Preßform 16 in Eingriff, um das Pulver in ihr zu verdichten, während sich der untere Stempel 19 gleichzeitig ohne zu drehen in die entgegengesetzte Richtung bewegt, um das Pulver in der Preßform 17 zu verdichten, wobei er die in F i g. 3 dargestellte Stellung erreicht.

Es sei bemerkt, daß sich die Innenprofile des Blocks 31 der Führungsplatte 24 und der oberen Preßform 16 genau gleich erzielen lassen, da diese beiden letztgenannten Teile im wesentlichen zwei übereinanderlegbare Platten sind und sich somit zugleich mit demselben

Werkzeug fertigen lassen. Dadurch bewegt sich das Ende 21 des oberen Stempels 22 in der oberen Preßform 16 mit einer der Schraubenlinie der Preßform 16 genau gleichen oder entsprechenden Bewegung. Außerdem treten zwischen dem in der oberen Preßform verdichteten Pulver und dem die Nabe des Zahnrades bildenden Pulver keine Drehbewegungen auf, so daß das geformte Werkstück keine schwachen Zonen aufweist.

Jetzt beginnt das Ausformen des verdichteten Werkstücks 10. Zu allererst wird der Kern 20 abgesenkt. Wenn er die öffnung 14 freigegeben hat, senkt sich die untere Preßform 17 unter die Nabe 12 des Zahnrades 10 ab, das in der Zwischenzeit durch den unteren Stempel \9 hochgehalten wird, der in seiner am Verdichtungsende eingenommenen höchsten Stellung nach Fig. 3 verblieben ist. Darauf wird der untere Sternpe! !9 abgesenkt und dann zusammen mit der unteren Preßform 17 und dem Kern 20 in die unterste Auswerfstellung nach Fig.4 gebracht. Dann wird der obere Stempel 22 weiter abgesenkt, wobei er das Zahnrad 10 aus der oberen Preßform 16 herausschiebt. Geeignete, in der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtungen sind vorher so angeordnet, daß sie unter dem Zahnrad 10 eingeführt werden, um es aufzunehmen und aus der Preßvorrichtung zu entfernen.

Die Vorrichtung wird dann erneut in die in Fig. 2 dargestellte Ausgangsstellung gebracht. Die Vorrichtung ist nunmehr zur Aufnahme einer neuen Pulvercharge bereit.

Das Zahnrad 10 dient nur als Beispiel; mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es auch möglich, Zahnräder von unterschiedlicher Form herzustellen, beispielsweise Schrägzahnräder, deren Nabe außer mit Keilen zusätzlich mit Öffnungen mit Axialsymmetrie versehen ist, oder Schrägzahnräder mit besonderen Formen der Grundfläche der Nabe usw.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Preßformen von Schrägzahnrädern durch Verdichten eines Pulvers mit einer Preßform, die ein gezahntes Innenprofil aufweist, das dem des zu formenden Zahnrades entspricht, einem beweglichen Stempel, der einen außenverzahnten Teil aufweist, der in die Preßform eindringen kann, um das Pulver zu verdichten, und einer Führungseinrichtung, die bewirkt, daß sich der Stempel bei schraubenlinienförmiger Bewegung mit der gleichen Steigung bewegt wie die des Profils, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (24) eine Schraubenmutter (31) enthält, die mit dem außengezahnten Teil (21) des beweglichen Stempels (22) unmittelbar im Eingriff steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (24) in Richtung auf die Preßform (16) bewegbar ist, wobei Mittel (18,25) vorgesehen sind, um die Führungseinrichtung in eine in Bezug auf die Preßform festgelegte Winkelstellung zu bringen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Herbeiführen der Winkelstellung mindestens aus einem Stift
bestehen, der sich während der Bewegung
Führungseinrichtung (24) in Richtung auf
Preßform in eine entsprechende Öffnung
einführen läßt, wobei die Öffnung oder der Stift von der Preßform (16) und der Stift oder die Öffnung von der Führungseinrichtung getragen werden, während Anschlagmittel (26) für die Führungseinrichtung von der Preßform (16) getragen werden und so ausgebildet sind, daß beim Anschlag der Führungseinrichtung (24) gegen die Anschlagmittel (18,25) die Zahnung des Stempelteiles (21) mit der Zahnung der Preßform zum Herbeiführen der Winkelstellung fluchtet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stift (18) mit einem konischen Teil (27) versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagmittel aus mindestens drei Anschlagzapfen (26) bestehen, die in gleicher, zur Oberseite der Preßform (16) paralleler Ebene angeordnet sind.