DE3743231A1 - Verfahren und vorrichtung zum schmieden von zahnraedern - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum schmieden von zahnraedernInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
- B21J5/02—Die forging; Trimming by making use of special dies ; Punching during forging
-
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K1/00—Making machine elements
- B21K1/28—Making machine elements wheels; discs
- B21K1/30—Making machine elements wheels; discs with gear-teeth
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbe
griff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, Zahnräder durch Schmieden in einer
Schmiedepresse herzustellen. Bei einem bekannten Ver
fahren, von dem der Oberbegriff des Patentanspruchs 1
ausgeht (US-PS 33 98 444), wird ein zylindrischer Roh
ling in den Hohlraum einer innenverzahnten Matrize ein
gelegt. Ein Teil des Matrizenbodens wird von dem auf
ragenden Vorsprung eines in der Rückzugstellung be
findlichen Auswerfers gebildet. An der Unterseite des
Preßstempels befindet sich ein zum Vorsprung des Aus
werfers koaxialer gleichartiger Vorsprung. Wenn der
Preßstempel in die Schließstellung bewegt wird, drücken
die beiden Vorsprünge den Rohling im Mittelbereich zu
sammen, wobei das Material des Rohlings radial nach
außen in die Innenverzahnung der Matrize fließt. Bei
diesem Verfahren, das ausschließlich für die Warmver
formung geeignet ist, werden die axialen Endbereiche
der Verzahnungsgravur weniger stark bzw. weniger dicht
ausgefüllt als der Mittelbereich. Ferner lassen sich
nur Zahnräder mit geringer axialer Erstreckung nach
diesem bekannten Verfahren herstellen.
Ein weiteres Problem bei der Herstellung gelochter Zahn
räder besteht darin, daß mindestens zwei Arbeitsvor
gänge erforderlich sind, nämlich ein Vorgang für das
Schmieden des Zahnrades und ein weiterer Vorgang für
die Herstellung des Mittellochs. Gelochte Zahnräder
können nach dem Stand der Technik nicht in einem ein
zigen Arbeitsvorgang hergestellt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen
Art derart weiterzubilden, daß die Zahnräder mit weit
gehend gleichmäßiger Ausfüllung bis in die axialen End
bereiche der Verzahnung hinein in einem einzigen
Arbeitsgang erzeugt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
dem im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 an
gegebenen Merkmalen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zwei Preß
stempel von entgegengesetzten Enden her in die Matrize
eingeführt. Durch das Bewegen beider Preßstempel
relativ zur Matrize werden die Fließwege des in die
Verzahnungsgravur einfließenden Rohlingmaterials ver
kürzt. Ferner wird die Wandreibung zwischen Rohling und
Matrize dadurch herabgesetzt, daß die axiale Länge des
Wandreibungsbereichs im Vergleich zur Verwendung eines
einzigen Preßstempels halbiert wird. Infolge der Ver
kürzung des Wandreibungsweges und der Fließwege wird
eine bessere und gleichmäßigere Ausfüllung der Verzah
nungsgravur, auch an den axialen Endbereichen, erzielt.
Die nach dem Verfahren hergestellten Zahnräder sind an
beiden Enden in hohem Maße verdichtet, so daß sich ge
rade an diesen Endbereichen eine hohe Festigkeit und
Tragfähigkeit der Zähne ergibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sowohl für
die Kalt- als auch für die Warmverformung. Als Rohlinge
werden entweder hohl- oder vollzylindrische Rohrteile
benutzt, zu denen auch Sinter-, Guß- und spanend her
gestellte Teile gehören. Ein besonderer Vorteil besteht
darin, daß Zahnräder mit Mittelloch in einem einzigen
Arbeitsgang geschmiedet werden können, ohne daß eine
Nachbearbeitung erforderlich wäre. Man benutzt zu
diesem Zweck einen rohrförmigen Rohling, in den ein von
einem Preßstempel abstehender Dorn hineinragt. Dieser
Dorn hält bei dem Schmiedevorgang die Mittelöffnung des
Zahnrades von Material frei.
Nach Anspruch 10 ist der verwendete Dorn an einem Preß
stempel verschiebbar. Beim Preßvorgang steht der Dorn
auf dem gegenüberliegenden Werkzeug auf, um dabei teil
weise in dem ihn haltenden Preßstempel zurückgedrängt
zu werden. Durch einen geeigneten Antrieb wird der Dorn
nach dem Umformvorgang in diesen Preßstempel eingezo
gen, so daß das Werkstück vom Dorn abgestreift wird.
Das Schmieden der Zahnräder kann mit feststehender
Matrize und zwei bewegbaren Preßstempeln erfolgen. In
einem derartigen Fall benötigt man aber eine doppelt
wirkende Presse. Die Durchführung des Verfahrens ist
auch mit einer einfachwirkenden Presse möglich, wenn
die Matrize vertikal verschiebbar gehalten wird und
einer der Preßstempel feststeht. In diesem Fall kann
sich die Matrize während des Schmiedevorgangs selbst
axial einstellen und dabei der Bewegung des bewegbaren
Preßstempels folgen. In jedem Fall bewegen sich, bezo
gen auf die Matrize, beide Preßstempel in die Verzah
nungsgravur der Matrize hinein. Diese Bewegungen müssen
nicht gleichmäßig oder synchron erfolgen; wichtig ist
nur, daß beide Preßstempel nach Beendigung des Preß
vorgangs in dem erforderlichen Ausmaß in die Matrize
eintauchen und zwischen sich nur noch den Abstand
haben, der der axialen Länge des herzustellenden Zahn
rades entspricht. Die Eintauchtiefen beider Preßstempel
sollten einander etwa gleich sein, so daß - bezogen auf
die Matrize - von beiden Seiten her das gleiche Maß an
axialer Verformung des Rohling aufgebracht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstel
lung von Zahnrädern mit zylindrischer Hüllfläche in
einem einstufigen Schmiedevorgang, wobei die Zähne über
ihre gesamte Länge voll tragfähig sind. Hierzu gehören
auch schrägverzahnte Zahnräder, bei deren Herstellung
die beiden Preßstempel gegenläufig gedreht werden.
Im folgenden wird, unter Bezugnahme auf die einzige
Fig. der Zeichnung, ein Ausführungsbeispiel der Erfin
dung näher erläutert.
In der Zeichnung ist ein schematischer Längsschnitt
durch eine Schmiedepresse zur Herstellung von Zahn
rädern dargestellt.
Die Schmiedepresse weist eine starre Basisplatte 10
auf, auf der die Führungsvorrichtung 11 für die Matrize
12 fest montiert ist. Die Matrize 12 besteht aus einem
massiven Block, der einen durchgehenden axialen Kanal
mit der Verzahnungsgravur 13 enthält. Dieser Kanal hat
über die gesamte Länge konstanten Querschnitt.
Die Matrize 12 ist in der Führungsvorrichtung 11 seit
lich geführt, so daß sie sich nur in vertikaler Rich
tung bewegen kann. Zu diesem Zweck weist die Führungs
vorrichtung 11 aufragende Seitenwände 14 auf, an deren
Innenseiten vorgespannte Kugelhülsen 15 bekannter Bau
art vorgesehen sind. Die Kugelhülsen 15 enthalten zahl
reiche Kugeln, die bei einer Vertikalbewegung der Ma
trize 12 zwischen deren Außenwand und der Seitenwand 14
abrollen und in einem geschlossenen Kreislauf an das
andere Ende einer Kugelreihe zurückgeführt werden. Mit
solchen Kugelhülsen ist eine präzise Linearführung der
Matrize 12 möglich. Auf dem an der Basisplatte 10 an
liegenden Boden 16 der Führungsvorrichtung 14 ist über
Federn 17 oder über eine andere nachgiebige Druckvor
richtung die Matrize 12 abgestützt. Die Federn 17
drücken die Matrize 12 entgegen dem Matrizengewicht
gegen eine Anschlagvorrichtung 18 am oberen Ende der
Führungsvorrichtung 11, so daß die Matrize 12 normaler
weise im angehobenen Zustand gehalten wird. In diesem
Zustand ragt der untere Preßstempel 20, der mit einem
Kragen 21 auf der Basisplatte 10 abgestützt ist, ein
kurzes Stück in das untere Ende des Kanals der Matrize
12 hinein, wobei die Außenverzahnung 22 des Preß
stempels 20 sich passend in die Verzahnungsgravur 13
einfügt.
Der obere Preßstempel 23 ist mit einem Halter 33 an dem
bewegbaren Stempel 34 der einfachwirkenden Presse be
festigt. Auch der obere Preßstempel 23 hat eine die
Hohlräume der Verzahnungsgravur 13 ausfüllende Außen
verzahnung 24.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung dient zur
Herstellung von Zahnrädern mit Mittelloch. Daher steht
von dem unteren Ende des oberen Preßstempels 23 ein
zylindrischer Dorn 25 nach unten ab. Das untere Ende
des Dornes 25 ragt in eine Sackbohrung 26 des unteren
Preßstempels 20 hinein.
In den Kanal der Matrize 12 wird bei angehobenem oberen
Preßstempel 23 der rohrförmige Rohling 27 aus massivem
Stahl eingesetzt. Der Innendurchmesser des Rohlings 27
ist etwas größer als der Außendurchmesser des Dornes 25
und der Außendurchmesser des Rohlings ist etwas kleiner
als der Kopfdurchmesser der Verzahnungsgravur 13, so
daß der Rohling ohne Krafteinwirkung in die Matrize 12
eingesetzt werden kann.
Wenn die Matrize durch Absenken des oberen Preßstempels
23 geschlossen wurde, beginnt der Verformungsvorgang,
bei dem - bezogen auf die Basisplatte 10 - ausschließ
lich der obere Preßstempel 23 bewegt wird. Dabei stützt
sich der Rohling 27 zunächst auf dem unteren Preß
stempel 20 ab. Das Material des Rohlings 27 fließt
radial in die Hohlräume der Verzahnungsgravur 13 hin
ein. Infolge der dabei auftretenden Wandreibung zwi
schen Rohling und Matrize, wird die Matrize 12 im
weiteren Verlauf des Preßvorgangs mitgenommen und die
Federn 17 werden zusammengedrückt. Hierbei dringt der
feststehende untere Preßstempel 20 zunehmend in die
Matrize 12 ein, während der obere Preßstempel 23
ebenfalls eindringt. Auf diese Weise wird der im Mittel
bereich seiner Länge durch Wandreibung an der Verzah
nungsgravur 13 festgeklemmte Rohling von beiden Seiten
her gestaucht.
Da die Verschiebebewegung der Matrize 12 entscheidend
von der Reibung zwischen Rohling 27 und Matrize ab
hängt, ist an der Matrize 12 eine Anschlagvorrichtung
30 vorgesehen, die nach Erreichen der vorgesehenen Ein
dringtiefe des Preßstempels 23 in die Matrize mit dem
Halter 33 zusammenwirkt, um ein weiteres Eindringen zu
verhindern. Wenn im Falle einer geringen Wandreibung
der Halter 33 gegen die Anschlagvorrichtung 30 stößt,
wird die Matrize 12 im weiteren Verlauf vom Halter 33
nach unten bewegt.
Eine zweite Anschlagvorrichtung 31 ist am Boden 16 der
Führungsvorrichtung 11 angeordnet. Im Falle zu großer
Wandreibung zwischen Rohling 27 und Matrize 12, wird
die Matrize 12 durch diese Wandreibung mitgenommen,
jedoch verhindert die Anschlagvorrichtung 31, daß der
untere Preßstempel 20 über das vorgesehene Maß hinaus
in die Matrize 12 eindringt. Die freien Weglängen zwi
schen der Anschlagvorrichtung 30 und dem Halter 33
einerseits und der Matrize 12 und dem Anschlag 31
andererseits sind einander gleich. Die Summe dieser
freien Weglängen ist gleich dem axialen Verformungsweg
des Rohlings 27. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß
auch bei extrem großer oder extrem kleiner Reibung zwi
schen Rohling und Matrize die Eindringbewegungen der
Preßstempel 20 und 23 in die Matrize durchgeführt wer
den, wobei in den genannten Fällen lediglich beide Ein
dringbewegungen nacheinander erfolgen.
Zum Auswerfen des fertigen Zahnrades aus der Matrize 12
wird der untere Preßstempel 20 benutzt. Dieser Preß
stempel ist zusammen mit dem Kragen 21 an einer Aus
werferstange 32 befestigt, die durch eine Bohrung der
Basisplatte 10 verläuft und hochgefahren werden kann.
Nach dem Auswerfen des Werkstücks befindet sich die
Matrize 12 in ihrer obenen Endstellung in Anlage an der
Anschlagvorrichtung 18. Die axiale Länge des Preß
stempels 20 entspricht etwa derjenigen der Matrize 12,
so daß das Werkstück vollständig ausgeschoben werden
kann.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel dient der
Dorn 25 zum Freihalten des Mittellochs des herzu
stellenden Zahnrades. Da der Dorn bereits vor Beginn
des Verformungsvorgangs mit seinem unteren Ende in die
Bohrung 26 hineinragt, wird er über den gesamten Ver
formungsweg von dem unteren Preßstempel 20 seitlich
abgestützt und geführt. In dem Zahnrad steht kein
dünnwandiger Spiegel, der in einem separaten Herstel
lungsvorgang entfernt werden müßte. Vielmehr bleibt das
Mittelloch, das von Anfang an schon im Rohling vorhan
den ist, völlig frei.
Claims (10)
1. Verfahren zum Schmieden von Zahnrädern, bei
welchem ein im wesentlichen zylindrischer Rohling
(27) in einer innenverzahnten Matrize (12) durch
einen, von einem Ende her in die Matrize (12) ein
tauchenden ersten Preßstempel (23) verformt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei dem Verformungsvorgang von dem dem ersten
Preßstempel (23) abgewandten Ende her ein zweiter
Preßstempel (20) in die beidendig offene Matrize
(12) hineinbewegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Preßstempel (20) ortsfest abge
stützt wird und daß die Matrize (12) parallel zum
Wege des ersten Preßstempels (23) verschiebbar
geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß beide Preßstempel (20,23) relativ
zur Matrize (12) gleichzeitig bewegt werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Matrize (12) in einer Presse fest montiert ist und
daß die Presse zwei gegeneinander bewegbare ver
zahnte Preßstempel aufweist, die in die Matrize
einfahren.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Matrize (12) in einer Presse in Hubrichtung der
Presse verschiebbar an einer linearen Führungsvor
richtung (11) angebracht ist, daß die Matrize (12)
in Richtung auf den ersten Preßstempel (23) nach
giebig vorgespannt ist und daß der zweite Preß
stempel (20) fest an der Presse abgestützt ist und
mit seiner Verzahnung (22) in die Verzahnungs
gravur (13) der Matrize (12) hineinragt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die maximale Eintauchtiefe des ersten
Preßstempels (23) in die Matrize (12) durch eine
Anschlagvorrichtung (30) begrenzt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die maximale Eintauchtiefe des
zweiten Preßstempels (20) in die Matrize (12)
durch eine Anschlagvorrichtung (31) begrenzt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß der zweite Preßstempel
(20) etwa dieselbe Länge hat wie die Matrize (12)
und daß die Führungsvorrichtung (11) eine An
schlagvorrichtung (18) aufweist, welche das Zurück
weichen der Matrize vom zweiten Preßstempel (20)
beim Auswerfen des Zahnrades begrenzt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß an einem der Preßstempel
ein axialer Dorn (25) vorgesehen ist, der in einen
axialen Kanal (26) des anderen Preßstempels (20)
eintaucht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Preß
stempel ein axialer Dorn vorgesehen ist, der in
einem axialen Kanal dieses Preßstempels einziehbar
ist.
Priority Applications (2)
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DE19873743231 DE3743231A1 (de) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | Verfahren und vorrichtung zum schmieden von zahnraedern |
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DE19873743231 DE3743231A1 (de) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | Verfahren und vorrichtung zum schmieden von zahnraedern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3743231A1 true DE3743231A1 (de) | 1989-06-29 |
Family
ID=6343067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873743231 Withdrawn DE3743231A1 (de) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | Verfahren und vorrichtung zum schmieden von zahnraedern |
Country Status (2)
Country | Link |
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EP (1) | EP0321880A3 (de) |
DE (1) | DE3743231A1 (de) |
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8130 | Withdrawal |