DE2446413A1

DE2446413A1 - Vorrichtung zur spanlosen herstellung von kegelzahnraedern

Info

Publication number: DE2446413A1
Application number: DE19742446413
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr Ing Dohmann
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1974-09-28
Filing date: 1974-09-28
Publication date: 1976-04-15
Also published as: SE7510814L; GB1483139A; FR2285942B1; JPS5139554A; IT1040723B; DE2446413C3; FR2285942A1; SE409299B; JPS5854897B2; NL7507467A; DE2446413B2; US4008599A; SU651671A3; BR7506245A

Description

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

3-274

27. Sept. 1974

Vorrichtung zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern aus zylindrischen Metallrohteilen, beispielsweise aus Stahl, bestehsid aus einer die Kegelzahnform enthaltenden Matrize, einen die erforderliche Umformkraft auf das Metallrohteil übertragenden Preßstempel und einer den Preßstempel koaxial umgebenden axial bewegbaren Steuerhülse.

Für die spanlose Herstellung von Kegelradverzahnungen sind mehrere Verfahren bekannt. Große technische Bedeutung hat zum Beispiel ein Warmschmiedeverfahren erlangt, das unter Schutzgas auf Schmiedetemperatur erwärmte metallische Rohteile in einer kegelzahnförmigen Matrize unter der Wirkung eines Preßstempels zu Kegelzahnrädern umformt. Hierbei wird von einem Rohteil ausgegangen, dessen Durchmesser gleich oder kleiner ist als der kleinste die Zahnform begrenzende Innendurchmesser der Matrize und das an seinem dem Matrizenboden zugewandten Endabschnitt verjüngt ist (DT-PS 1 OkS 766). Diese mit hohem technischen Aufwand verbundenen Vorbereitungen des Rohteiles auf den zahnformgebenden Umformvorgang sind erforderlich, um ein Ausfüllen der kegelzahnförmigen Matrize unter den gewählten Verfahrensbedingungen zu erreichen. Sowohl die zur Herstellung der besonderen Vorform erforderlichen Arbeitsgänge als auch die Erwärmung der Rohteile unter Schutzgas sind sehr teuer·

Kostengünstiger ist ein Preßverfahren, das von an ihrer Umfangsflache ballig geformten Rohteilen ausgeht. Die ballige

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Vorform kann auf spanlosem Wege billig aus geschertem Stangenmaterial auf automatischen Kaltumformmaschinen hergestellt werden. Durch diese beschriebene Anpassung der Ballenform an die Umformteirferatur ist es möglich, die Verfahrensbedingungen in weiten Bereichen zu verändern, zum Beispiel einen Temperaturbereich zu wählen, in dem ohne Schutzgas und Erwärmung gearbeitet werden kann. Dessen ungeachtet bedeutet die Herstellung der balligen Vorform gegenüber der Verwendung eines zylindrischen Stangenabschnitts einen erhöhten technischen Aufwand (DT-PS 1 652 861).

Um eine noch weiterreichende Verbilligung der Herstellung von Kegelzahnrädern zu erreichen, soll durch die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung angegeben werden, mit der ein zylindrisches Rohteil ohne weitere vorbereitende Maßnahmen zu einem vollständig ausgeformten Kegelzahnrad gepreßt werden kann. Das gleichmäßige und vollständige Ausfüllen derartiger Kegelzahngravuren kann nur gelingen, wenn der Stofffluß derart gesteuert wird, daß vor dem Anlaufen des Werkstoffes an der größten Innenumfangsfläche der Matrize alle Querschnitte des Verzahnungsprofiles mit Werkstoff ausgefüllt sind. Zur Ausübung einer derartigen Steuerungsfunktion muß das Oberwerkzeug entsprechend gestaltet werden.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs: erwähnten Art dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung der Durchmesser des Preßstempels etwa dem Durchdringungskreis von Teilkegel und kleiner Kegelstumpffläche mit einer maximalen Abweichung von 20 % entspricht und daß die Steuerhülse einen in den Innenraum der Matrize hineinragenden konischen Ansatz besitzt, der mit einem der Kegelzahnform angepaßten Profil versehen ist.

Der Preßstempeldurchmesser bestimmt auch den Durchmesser des

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einzusetzenden zylindrischen Rohteiles. Die Stirnfläche des Rohteiles besitzt bei dieser Festlegung einen Abstand über dem Matrizenboden von ca. dem doppelten bis dreifachen Wert des größten Moduls der Verzahnung. Die besondere Ausbildung der Steuerhülse bewirkt, daß der umzuformende Werkstoff zunächst nur die frei verbleibenden Verzahnungsquerschnitte ausfüllt. Der Stofffluß in diese Querschnitte ist ausschließlich radial gerichtet. Wenn durch diesen Stofffluß die kegelzahnförmige Gravur bis zur Unterkante des Ansatzes gefüllt ist, hebt sich bei we it erfort schreit end er Preßstempelbewegung die Steuerhülse aus ihrer Ausgangslage ab. Die axial gerichtete Bewegung der Steuerhülse muß derart ablaufen, daß der Stofffluß beim Ausfüllen der durch die Steuerhülsenbewegung frei werdenden Verzahnungsquerschnitte radial gerichtet bleibt. Die Bewegung der Steuerhülse muß dasher derart ablaufen, daß das Volumen der durch die Steuerhülse freigegebenen Verzahnungsquerschnitte dem durch die Vorschubbewegung des Preßstempels in den Matrizeninnenraum verdrängten Werkstoffvolumen entspricht. Da das Ausfüllen der Gravur am kleinen Kegelzahnquerschnitt beginnt, die auszufüllenden Zahnlücken mit gleichmäßig fortschreitender Preßstempelbewegung größer werden, muß die Geschwindigkeit der Steuerhülse gegen Vorgangsende hin langsamer werden und bei Vorgangsende den Wert "Null" erreichen. Da die Steuerhülse bei Vorgangsbeginn in ihre--Ausgangslage verbleiben muß, bis der Werkstoff in der Gravur die untere Ansatzkante erreicht hat, beginnt die Bewegung der Steuerhülse mit einer starken Beschleunigung. Damit die weitere Bewegung der Hülse nicht unkontrolliert abläuft, muß sie durch eine veränderbare,im Idealfall steuerbare,, Axial kraft beaufschlagt werden. Im einfachsten Fall kann diese Kraft über Tellerfedern aufgebracht werden, die bei fortschreitender Preßstempelbewegung eine linear anwachsende Kraft

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auf die Hülse bringen. Als besonders vorteilhaft hat sich jedoch eine Beaufschlagung mit einer durch hydrostatischen Druck erzeugten Axialkraft erwiesen, die über den zeitlichen Ablauf in ihrer Größe geregelt werden kann.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Das Werkzeug besteht im wesentlichen aus der Matrize 1, dem Preßstempel 2 und einer den Preßstempel 2 koaxial umgebenden Steuerhülse 3· Das Rohteil 4 ist zylindrisch ausgebildet und sein Außendurchmesser entspricht dem Außendurchmesser des Preßstempels 2. Die Matrize 1 weist einen die Kegelzahnform enthaltenden Innenraum 5 auf. An der der Matrize 1 zugekehrten Stirnfläche der Steuerhülse 3 ist ein kegelstumpfartig geformter Ansatz 6 vorgesehen« der an seiner Mantelfläche 7 mit einem der Kegelzahnform angepaßten Profil versehen ist. Der Durchmesser des Preßstempels 2 und damit auch der Durchmesser des Rohteils 4 entspricht in etwa dem Durchdringungskreis von Teilkegel und kleiner Kegelstumpffläche, wobei der Innendurchmesser von diesem Wert um maximal 20 % abweichen darf. Unter dem Durchdringungskreis von Teilkegel und kleiner Kegelstumpffläche ist der in der Zeichnung mit D bezeichnete Durchmesser des Teilkegels in der Ebene der kleinen Kegelstumpffläche zu verstehen.

Der Umformvorgang läuft wie folgt ab:

Zunächst wird das Rohteil 4 in den Innenraum 5 der Matrize eingebracht. Dabei besitzt die Stirnfläche des Rohteils 4 bei dieser Festlegung einen Abstand vom zwei- bis dreifachen Wert des Moduls über dem Boden des Innenraumes 5 der Matrize 1. Nach dem Einbringen des Rohteils 4 wird das Oberwerkzeug,

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welches aus dem Preßstempel 2 und der Steuerhülse 3 besteht, abgesenkt, wobei die Steuerhülse 3 mit ihrem Ansatz 6 in den Innenraum 5 der Matrize 1 eindringt« Beim Niedergehen des Preßstempels 2 füllt der umzuformende Werkstoff zunächst nur die frei verbleibenden Verzahnungsquerschnitte aus. Der Stofffluß in diese Querschnitte ist ausschließlich radial gerichtet. Wenn durch diesen Stofffluß der kegelzahnförmige Innenraum 5 bis zur Unterkante des Ansatzes 6 gefüllt ist, hebt sich bei weiter fortschreitender Preßstempelbewegung die Steuerhülse 3 aus ihrer Ausgangslage ab. Die Regelung der Bewegung der Steuerhülse 3 geschieht in nicht dargestellter Weise, vorzugsweise durch eine mit einer durch hydrostatischen Druck erzeugten Axialkraft, die über den zeitlichen Ablauf des Preßvorgangs in ihrer Größe regelbar ist.

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Claims

Kabel- und Metallvrerke
Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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27. Sept. 1974

Pate..ntansprüche

ί 1.!Vorrichtung zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern aus zylindrischen Metallrohteilen, beispielsweise aus
Stahl, bestehend aus einer die Kegelzahnform enthaltenden Matrize, einem die erforderliche Umformkraft auf das Metallrohteil übertragenden Preßstempel und einer den Preßstempej. koaxial umgebenden axial bewegbaren Steuerhülse, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Preßstempels (2) etwa dem Durchdringungskreis von Teilkegel
und kleiner Kegelstumpffläche mit einer maximalen Abweichung von 20 % entspricht und daß die Steuerhülse (3) einen in den Innenraum (5) der Matrize (l) hineinragenden
konischen Ansatz (6) besitzt, der mit einem der Kegelzahnform angepaßten Profil versehen ist.

2· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Innenraura (5) in der Matrize (l) hineinragende Ansatz (6) der Steuerhülse (3) eine Höhe besitzt, die etwa dem zweifachen Wert des Module entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülse (3) entgegen der Preßstempelbewegung mit einer axial wirkenden Steuerkraft beaufschlagt ist, die entsprechend der Steuerfunktion der Steuerhülse (3) regelbar ist, wobei die Wege der Steuerhülse (3) eich aus der Bedkigung der Volumengleichheit von dem durch den Preßstempel (2) in den Matrizeninnenraum (5) verdrängten Werkstoffvolumen und dem in radialer Richtung hinter der Steuerhülse (3) liegenden auszufüllenden Volumen der Zahnlücken ergeben.

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ORIGINAL INSPECTED

km Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülse (3) mit einer
durch hydrostatischen Druck erzeugten^über den zeitlichen Ablauf des Preßtforganges in ihrer Größe regelbaren Axialkraft beaufschlagt ist.

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