DE2927192C2

DE2927192C2 - Vorrichtung zum splanlosen Herstellen von metallischen Kegelzahnrädern

Info

Publication number: DE2927192C2
Application number: DE2927192A
Authority: DE
Inventors: Siegfried 8500 Nürnberg Knabel
Original assignee: Kabel und Metallwerke Gutehoffnungshuette Ag 3000 Hannover
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1979-07-05
Filing date: 1979-07-05
Publication date: 1981-04-23
Also published as: DE2927192B1; EP0022154A1; EP0022154B1; US4351177A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum spanlosen Herstellen von metallischen Kegelzahnrädern aus zylindrischen Rohteilen, beispielsweise aus Stahl, bestehend aus einer die Kegelzahnform enthaltenden Matrize, einem Preßstempel und einer den Preßstempel koaxial umgebenden durch den die Matrize ausfüllenden Werkstoff des Rohteiles zurückdrückbaren Steuerhülse, die einen in den Matrizenraum eindringenden

Ansatz besitzt

Eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff ist aus der DE-PS 24 46 413 bekannt Um zu erreichen, daß zylindrische Rohteile ohne weitere vorbereitende Maßnahmen zu einem vollständigen Kegelrad gepreßt werden können, wobei ein Ausfüllen des kleinen Verzahnungsbereiches der Matrize mit Preßwerksloff bei vertretbaren Preßdrücken mit Sicherheit gewährleistet wird, ist der Durchmesser des Preßstempels so ausgewählt, daß er in etwa dem Durchdringungskreis von Teilkegel und kleiner Kegelstumpffläche mit einer maximalen Abweichung von 20% entspricht Des weiteren besitzt die Steuerhülse einen in den Innenraum der Matrize hineinragenden kegelstumpfförmigen Ansatz, der der Einhüllenden der Kegelzahnköpfe der Matrize entspricht Der Preßstempeldurchmesser bestimmt auch den Durchmesser des einzusetzenden zylindrischen Rohteiles. Dieses sitzt entsprechend der Lehre der DE-PS 24 46 413 auf den Zahnflanken der Matrize auf, was zu einem erhöhten Verschleiß der Matrize führt

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum spanlosen Herstellen von Kegelzahnrädern anzugeben, die einen solchen erhöhten Werkzeugverschleiß nicht aufweist und es möglich macht in einem Arbeitsschritt ein weitgehend fertiggeformtes Kegelzahnrad herzustellen, ohne Berücksichtigung einer besonders herzustellenden Vorform des Rohteils.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung die Verzahnung der Matrize im Bereich des großen Kegelzahnraddurchmessers einen zylindrischen keilwellenähnlichen Auslauf zeigt und der Ansatz der Steuerhülse einen zylindrischen Teil und daran anschließend einen konisch verlaufenden Teil aufweist, wobei der Durchmesser des zylindrischen Teils geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des keilwellenähnlichen Auslaufes und der Konuswinkel des zylindrisch verlaufenden Teils in etwa dem Winkel der die Zahnfußkegel des Kegelrades bildenden Verzahnungsflanken der Matrize entspricht Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Preßwerkzeugs kann der Ansatz der Steuerhülse tief in das Innere der Matrizenform eindringen und somit für einen Stofffluß sorgen, der eine vollständige Ausfüllung der Matrize gewährleistet Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß durch ihre kennzeichnende Ausgestaltung nicht nur in einem Umformarbeitsschriu ein weitgehend fertiggeformtes Rad entsteht, sondern daß auch auf der Radseite mit einem großen Durchmesser eine nur geringfügige Stoffübermenge angelagert werden muß und somit Rohteile von geringerem Gewicht eingesetzt werden können.

Die gleichen Vorteile können mit einer Vorrichtung erzielt werden, bei der in Abänderung der Ansatz der Steuerhülse eine in den keilwellenähnlichen Auslauf eindringende Verzahnung aufweist

Bei einer Vorrichtung, bei welcher der Innendurchmesser der Steuerhülse, der Außendurchmesser des Preßstempels und der Außendurchmesser des Rohteils nahezu gleich sind, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Innendurchmesser der Steuerhülse annähernd gleich dem Außendurchmesser des kleinsten Verzahnungsfußkreises zu wählen. Selbstredend kann der Durchmesser der Steuerhülse auch kleiner gewählt werden. Als untere Begrenzung des Durchmessers ist die Knicklast des Rohteils anzusehen. Die Länge des keilwellenähnlichen Auslaufes sollte mindestens der

Länge /-(Fig. 1), am Zahnrad gemessen entsprechen.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, daß die Steuerhülse nahezu während des gesamten Preßvorganges gegenüber dem Preßstempe! über Federn gelagert ist und gegen Ende des *, Preßvorganges starr mit diesem verbunden ist Die Steuerhülse ragt mit ihrem Ansatz nahezu während des gesamten Preßvorganges in den Hohlraum der Matrize hinein, und zwar so lange, bis die Hauptmenge der den Zahnradkörper ausmachenden Werkstoffmasse vorverteilt ist. Gegen Ende des Umformvorganges wird die Steuerhülse durch den rückwärtsfließenden Werkstoff unter Vorspannung der Federn zurückgedrückt, und zwar bis zu einem Anschlag, um dann starr mit dem Preßstempel verbunden, das Zahnrad konturgetreu zu formen.

Die Erfindung ist anhand des in den F i g. 1 bis 4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert

Die Fig. 1 zeigt einen Werkzeugaufhju gemäß der Lehre der Erfindung, die Fig.2 und 4 einen Detailausschnitt und die Fig.3 einen Schnitt durch den keilwellenähnlichen Auslauf.

Die linke Hälfte der Fig. 1 zeigt den Zustand vor Beginn des Pressens, die rechte Hälfte der Figur den Zustand gegen Ende des Preßvorgangs.

Das Preßwerkzeug besteht im wesentlichen aus den Teilen 1 und 2, die im nachfolgenden als Oberwerkzeug und Unterwerkzeug bezeichnet sind, wobei jedoch auch das Teil 1 als Unterwerkzeug und das Teil 2 als Oberwerkzeug verwendet werden können. Das Teil 1 — die Matrize — trägt die \'erzahnung 3 für ein Kegelzahnrad und weist eine Bohrung 4 auf, in welcher ein nicht mehr dargestellter Auswerfer angeordnet ist. Die Zahnform 3 der Matrize 1 weist einen zylindrischen keilwellenähnlichen Auslauf 5 auf.

Das Werkzeugteil 2 besteht aus dem Preßstempel 6, der fest an dem Werkzeugteil 2 befestigt ist und der Steuerhülse 7, die über Federn 8 an dem Werkzeugteil 2 verschieblich zu dem Preßstempel 6 befestigt ist. Die Steuerhülse 7 trägt einen Ansatz 9, welcher aus einem zylindrisch verlaufenden Teil 10 sowie einem konisch verlaufenden Teil 11 besteht

Nach dem Einlegen des Rohteils 12 werden die Werkzeugteile 1 und 2 gegeneinandergefahren, wobei der Ansatz 9 an der Steuerhülse 7 in den Formhohlraum der Matrize 1 eindringt (siehe linke Hälfte der Fig. 1). Beim weiteren Gegeneinanderfahren der Werkzeugteile 1 und 2 wird der Werkstoff des Rohteils 12 radial nach außen gepreßt und dringt dabei in die Verzahnung 3 ein. Wenn der Gesenkraum und die Verzahnung 3 so weit gefüllt sind, daß die auf die Stirnfläche des Ansatzes 9 wirkende Kraft die auf sie wirkende dosierte Federkraft überwinden kann, bewegen sich die Anschlagflächen 13 aufeinander zu. Nachdem sich die beiden Anschlagflächen 13 berührt haben (siehe rechte Hälfte der Fig. 1), wird das nunmehr starre Werkzeug noch so weit gegeneinandergefahren, bis das Werkstück seine vorgesehene Form erreicht hat. Dabei drückt der Ansatz 9 auf das vorgeformte Kegelzahnrad und drückt den Werkstoff in unter Umständen noch nicht ausgefüllte Bereiche der Zahnform 3. Ein etwa vorhandener Werkstoffüberschuß tritt zwischen den Zähnen des keilwellenförmigen Ansatzes 5 aus. Da das fertig geformte Kegelzahnrad ohnehin an der gestrichelt dargestellten Linie 14 spanend bearbeitet werden muß, bedeutet der Austritt evtl. überschüssigen Werkstoffs an dieser Stelle keinen besonderen Arbeitsgang.

Die Fig. 2 zeigt eine andere Ausgestaltung des Ansatzes 9, und zwar trägt bei dieser Ausführungsform der Ansatz 9 eine in die Verzahnung 3 eindringende Verzahnung i5, deren Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der maximale Innendurchmesser der Verzahnung 3. Der Ansatz kann konisch oder zylindrisch-plan sein, er kann auch entsprechend der Rückenpartie des Zahnrades ausgebildet sein (siehe F i g. 4 gestrichelte Linien).

In der Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Matrize 1 im Bereich des zylindrischen Auslaufes 5 dargestellt, anhand der ersichtlich ist, daß im Bereich 5 eine Verzahnung vorhanden ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum spanlosen Herstellen von metallischen Kegelzahnrädern aus zylindrischen Rohteilen, beispielsweise aus Stahl, bestehend aus einer die Kegelzahnform enthaltenden Matrize, einem Preßstempel und einer den Preßstempel koaxial umgebenden durch den die Matrize ausfüllenden Werkstoff des Rohteiles zurückdrückbaren Steuerhülse, die einen in den Matrizenraum eindringenden Ansatz besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (3) der Matrize (1) im Bereich des großen Kegelzahnraddurchmessers einen zylindrischen keilwellenähnlichen Auslauf (5) zeigt und der Ansatz (9) der Steuerhülse (7) einen zylindrischen Teil (10) und daran anschließend einen konisch verlaufenden Teil (It) aufweist, wobei der Durchmesser des zylindrischen Teils (10) geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des keilwellenähnlieben Auslaufes (5) und der Konuswinke] des konisch verlaufenden Teils (11) in etwa dem Winkel der die Zahnfußkegel des Kegelrades bildenden Verzahnungsflanken der Matrize (1) entspricht.

2. Vorrichtung zum spanlosen Herstellen von metallischen Kegelzahnrädern aus zylindrischen Rohteilen, beispielsweise aus Stahl, bestehend aus einer die Kegelzahnform enthaltenden Matrize, einem Preßstempel und einer den Preßstempel koaxial umgebenden durch den die Matrize ausfül- !enden Werkstoff des Rohteiles zurückdrückbaren Steuerhülse die einen in den Matrizenraum eindringenden konischen Ansatz besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (3) der Matrize (1) im Bereich des großen Kcgelzahnraddurchmessers einen zylindrischen keilwellenähnlichen Auslauf (5) zeigt und der Ansatz (9) der Steuerhülse (7) eine in den keilwellenähnlichen Auslauf (5) eindringende Verzahnung (15) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei ίο welcher der Innendurchmesser der Steuerhülse der Außendurchmesser des Preßstempels und der Außendurchmesser des Rohteils nahezu gleich sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Steuerhülse (7) annähernd gleich dem Durchmesser des kleinsten Verzahnungsfußkreises ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des keilwellenähnlichen Auslaufes (5) mindestens der Länge L am Zahnrad gemessen entspricht (siehe F i g. 1).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülse (7) nahezu während des gesamten Preßvorganges gegenüber dem Preßstempel (6) über Federn (8) gelagert ist und gegen Ende des Preßvorganges starr mit diesem verbunden ist.