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Verfahren zum Kaltpressen von Kronenmuttern Die Erfindung bezieht
sich auf ein -Verfahren zum Kaltpressen von Kronenmuttern aus Stangenabschnitten,
deren Durchmesser geringer ist als der dem Muttervieleck einbeschriebene Kreis.
Bisher wurden Kronenmuttern, die dazu dienen, die Mutter durch einen Splint o. dgl.
gegen Lösen zu sichern, entweder so hergestellt, daß die Zwischenräume zwischen
den Zacken ausgefräst oder ausgesägt wurden, oder die Mutter wurde bisher «-arm
oder kalt gepreßt. Das Pressen von Kronenmuttern hat immer große Schwierigkeiten
bereitet, weil sehr starke Verformungen notwendig sind, so daß die Preßwerkzeuge
sehr stark beansprucht werden und einem raschen Verschleiß unterliegen. Bei den
erforderlichen starken Drücken brechen außerdein die Kronenzacken leicht ab oder
erhalten Risse, die zum Abbrechen während des Gebrauches führen. Die Muttern und
Zacken, die nach dem bisherigen Preßverfahren hergestellt werden, sind durch übermäßige
Werkstoffzusammenpressung auch stark überansprucht, wodurch ihre Festigkeitseigenschaften
noch mehr leiden.
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Die so hergestellten Muttern besitzen starke innere Spannungen, die
sich bei der Herstellung des Gewindes ungünstig auswirken. Außerdem brechen die
Zacken derartiger Muttern, wenn sie zu große innere Spannungen aufweisen, bei Aufnahme
von Scherbeanspruchungen, insbesondere in der Wärme, leicht ab. Es ist bekannt,
daß kalt verformte Teile in einem Temperaturbereich von etwa Zoo bis 300° C altern,
wodurch eine starke Abnahme der Zähigkeit und Steigerung der Sprödigkeit des Werkstoffs
eintritt. Dies bedingt einen geringen Widerstand gegen Scherbeanspruchungen. Kronenmuttern,
die beim Dampfkessel- oder Motorenbau verwendet werden, unterliegen aber häufig
Temperaturen von Zoo bis 300° C. Die nach den bisherigen Verfahren kalt verfortnten
Muttern, bei denen auch die Kronenzacken dem Preßdruck unterworfen worden sind,
eignen sich somit für die erwähnten Anwendungszwecke nicht.
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Die genannten Übelstände werden durch das Verfahren nach der Erfindung
beseitigt, das darin besteht, daß die Kronenzacken in der beim Warmpressen bekannten
Weise beim Pressen der Mutter dadurch gebildet werden, daß der Werkstoff entgegen
der Preßrichtung in die Zacken formende Hohlräume des Kronenstempels fließt, ohne
in diesen an der Stirnseite einem eine Verdichtung des Werkstoffes hervorrufenden
Preßdrucke ausgesetzt zu werden. Durch dieses Verfahren wird der Preßvorgang wesentlich
erleichtert, das Preßwerkzeug geschont und eine Kronenmutter geschaffen, die allen
Anforderungen gewachsen ist.
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Die Kronenzacken erhalten nach dem Verfahren nach der Erfindung überhaupt
keinen Preßdruck, sondern sie entstehen lediglich durch Ausweichen des Werkstoffes
in die hierfür vorgesehenen Aussparungen des Preßsteinpels.
Durch
die Bemessung dieser Aussparungen -im Verhältnis zu den fertigen Kronenzacken ist
dafür Sorge getragen, daß stets noch ein freier Raum in den Aussparun-i gen verbleibt,
so daß sich der Preßdruck nichf auf die Kronenzacken auswirken kann. Der Arbeitsaufwand,
der zur Vornahme dieser Kaltverformung notwendig ist, ist naturgemäß weit geringer,
als wenn nach den bisher üblichen Verfahren der Preßstempel mit seiner ganzen Fläche
Druck auszuüben hat und der Werkstoff sich nur durch Verdichtung und seitliches
Ausweichen verlagern, aber nicht nach oben ausweichen kann. Die nach dem neuen Verfahren
hergestellte Kronenmutter hat im eigentlichen Mutterkörper, der dem starken Preßdruck
ausgesetzt war, ein dichteres Werkstoffgefüge als die Kronenzacken, die nicht unter
Druck gestanden haben. Diese Gefügebildung ist für die Haltbarkeit der Kronenmutter
und für die Aufnahme der bei der Verwendung auftretenden dynamischen Beanspruchungen,
wie z. B. andauernder Schwingungen usw., sowie von Scherbeanspruchungen sehr günstig.
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Es sind zwar schon Verfahren zum Warmpressen von Kronenmuttern in
mehreren Arbeitsgängen bekannt, bei denen auf die Kronenzacken kein wesentlicher
Druck ausgeübt wird.
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Das Herstellungsverfahren dieser Kroneninuttern besteht darin, daß
die Zwischenräume zwischen den Zacken bei warmem Zustand des Werkstoffes eingedrückt
werden und der dabei ausweichende Werkstoff in den Kronenzacken entsprechende Hohlräume
.des nicht drückenden Auswerfstempels fließen kann, in denen sich der Kronenstempel
führt. Bei diesem Verfahren wird aber die dem Kaltpressen eigene günstige Gefügeausbildung
in dein Mutterkörper und in den Kronenzacken nicht erzielt.
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Bei dem Verfahren nach der Erfindung erfolgt das Pressen der Muttern
zweckmäßig in mehreren Gesenken, derart, daß die Kronenzacken erst im letzten Gesenk
ihre endgültige Höhe erreichen; zwecks Zentrierung des Werkstückes in den folgenden
Gesenken werden dabei im ersten Gesenk an das Werkstück an einigen der späteren
Mutterkanten Rippen angepreßt, die beim Fertigpressen verschwinden. Hierdurch wird
erreicht, daß die Kanten der Mutter besonders fest und widerstandsfähig werden,
was für die Haltbarkeit der Muttern von großer Bedeutung ist.
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Wenn die Kronenzacken in üblicher Weise eine ebene Oberfläche besitzen
sollen, so wird diese nach der Erfindung so erhalten, daß die Stirnseiten der Kronenzacken
im letzten Gesenk eben. gepreßt werden, ohne daß dabei die °oberen äußeren Ecken
der die Zacken aufnehmenden Hohlräume in dem Kronenstempel vollständig ausgefüllt
werden. Hierdurch ist die Gewähr gegeben, daß auch beim Ebnen der Kronenzacken diese
keinem wesentlichen Duck, der ihre Gefügeeigenschaften verän--ä'ern könnte, ausgesetzt
werden.
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Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele
darstellt, näher erläutert werden.
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Die Fig. i bis 7 zeigen die verschiedenen Verfahrensstufen, welche
das Werkstück vom Rohling bis zur fertigen Kronenmutter durchläuft.
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Die Fig. 8 bis i i zeigen verschiedene Gesenke zur Durchführung des
Verfahrens nach der Erfindung in axialen Schnitten.
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Die Fig. 12 bis 14 zeigen Stirnansichten, die Fig, 15 bis 17 axiale
Schnitte der nacheinander zur Anwendung kommenden Kronenstempel.
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Die Fig. 18 zeigt in der Draufsicht eine Vorrichtung zur Beförderung
des Werkstückes von einem Gesenk zum anderen und ein Zwischenwerkstück mit angepreßten
Rippen.
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Die Fig. i9 und 2o zeigen etwas anders geformte Zwischenwerkstücke
in schaubildlicher Ansicht.
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Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird der in Fig.
i dargestellte Rohling 5 von einer Rundstange abgeschnitten und in das in Fig. 8
dargestellte Gesenk A eingeführt. Das Gesenk hat einen zylindrischen Querschnitt
und ist mit Längsrinnen 2o versehen, die an Stellen liegen, an denen sich später
Mutterkanten befinden sollen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt
es sich um die Herstellung einer sechskantigen Kronenmutter mit drei Kronenzacken,
doch 'läßt sich nach dem Verfahren naturgemäß jede beliebige Mutterform mit jeder
beliebigen Anzahl von Kronenzacken herstellen.
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Der Preßstempel B, der in das Gesenk A eintritt, besitzt Aussparungen
b= für die zu bildenden Kronenzacken. Zur besseren Veranschaulichung ist der Schnitt
durch die Gesenke in den Fig. 8 bis i i gemäß der strichpunktierten Linie der Fig.2
dargestellt, so daß jeweils zwei Kronenzacken in einer Ebene sichtbar sind, die
aber in Wirklichkeit nicht in derselben Querschnittsebene liegen. Die Rinnen 2o
sind so tief, daß der an der tiefsten Rinnenstelle gemessene Durchmesser des Gesenks
A ebenso groß ist wie der größte Durchmesser des im späteren Arbeitsgang zur Verwendung
gelangenden Gesenks C. Das Gesenk erhält einen Auswerfer a.
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Der Stempel B besitzt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an
seiner Unterseite, die in den Fig. 12 und 15 im einzelnen dargestellt
ist,
einen mittleren ebenen Teil b und gewölbte Teile b1, die zwischen den Aussparungen
b= liegen.
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Ein entsprechend gewölbter Teil a1 ist am Grunde des Gesenks vorgesehen,
dessen Boden im- übrigen durch die ebene Stirnfläche des Auswerfers a gebildet wird.
Durch Anordnung"dieser Wölbungen und der mittleren zueinander parallelen flachen
Flächen am Stempel und am Auswerfer wird der Rohling 5 in dem Ges:enk zentriert,
so daß auch ein nicht ganz gerader Rohling bearbeitet werden kann.
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Wird nun der Stempel B gemäß Fig. 9 in das Gesenk A eingeführt, so
wird der Rohling zusammengepreßt, wobei er den Querschnitt des Gesenks einschließlich
der. Rinne 20 vollkommen ausfüllt. Der beim Preßvorgang weggedrückte Werkstoff tritt
zum Teil auch in die Aussparungen b2 des Stempels B ein, wobei jedoch durch die
Tiefe der Aussparungen b2 dafür Sorge getragen ist, daß die sich vorbildenden Kronenzacken
nicht mit dem Grund ro der Aussparungen in Berührung kommen. Die Zacken entstehen
also durch freien Fluß des Werkstoffes und werden gleichsam aus dem Rohling herausgezogen.
Ein Druck wird auf die Kronenzacken nicht ausgeübt.
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Wenn dann der Rohling aus dem Stempel A nach Durchführung des ersten
Arbeitsganges mit Hilfe des Auswerfers a herausgestoßen wird, besitzt er eine Gestalt
entsprechend Fig. 2, bei der auf der Ober- und Unterseite mittlere flache Teile
bestehen, die von gewölbten Teilen 7, 8 umgeben sind. Die Kronenzacken 9 sind vorgebildet,
und die Rippen 21, die in den Rinnen 2o entständen sind, befinden sich an der Außenseite
des Rohlings als Verlängerung der einzelnen Kronenzacken 9.
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Der nächste Arbeitsgang findet in dem Gesenk gemäß Fig. ro statt.
Der Durchmesser des Gesenks C ist größer als der des Gesenks A und ist im Gegensatz
zu diesem bereits sechskantig ausgebildet, wobei jedoch die Kanten, wie aus Fig.
13 zu erkennen ist, noch abgerundet sind. Der Rohling wird so in das Gesenk eingesetzt,
daß seine Rippen 21 genau in die entsprechenden Ecken des Gesenkes passen, so daß
der Rohling im Gesenk C zentriert ist und die Kronenzacken 9 mit Sicherheit in die
Aussparungen dl des Stempels D eintreten.
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Das Gesenk C ist mit einem Auswerfer c versehen. Dieser Auswerfer
kann ebenfalls mit Mitteln zur Zentrierung des Werkstücks versehen sein, besonders
in dem Fall, daß am Rohling Rippen 21 nicht angepreßt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist zu diesem Zweck am Auswerfer c ein Bund cl vorgesehen, der zusammen mit einer
Schulter c2 einen Anschlag bildet"- durch den die Stirnfläche des Auswerfers c etwas
über den Boden des Gesenks C vorsteht. Eine Feder c3 hält den Auswerfer, nachdem
der Rohling ausgeworfen worden ist, in seiner oberen Stellung fest, und zwar vorzugsweise
so, daß die Stirnfläche des Auswerfers mit der oberen Kante des Gesenks C in einer
Ebene liegt. Der nächste Rohling wird dann auf den Auswerfer aufgesetzt und beim
Niedergang des Stempels D zwischen Stempel und Auswerfer genau zentrisch in das
Gesenk C entgegen der Wirkung der Druckfeder c3 eingeführt.
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Im Gesenk C erhält der Rohling die Gestalt, die in Fig. 3 wiedergegeben
ist und die der Unterseite des Stempels D, die in Fig. 13 und 16 im einzelnen
dargestellt ist, entspricht. In die Ecken sind bei diesem Arbeitsgang die Rippen
21 hineingepreßt worden, so daß die Rippen an sich nicht mehr sichtbar sind. Wie
Fig. 3 erkennen läßt, sind die Zacken 9 weitergewachsen, doch ist auch diesmal Vorsorge
getroffen, daß die Zacken die Aussparungen d' des Stempels D nicht ganz ausfüllen
und daher keinen Druck erleiden.
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Durch die Anordnung eines flachen Teiles d3 an der Unterseite des
Stempels D wird ein Teil der nach Fig.2 gewölbten Stirnfläche 8 des Rohlings, wie
in Fig. 3 bei 81 angedeutet, niedergepreßt. Hierdurch werden die Kronenzacken 9
erhöht, und es wird gleichzeitig die Verformung des Mutterkörpers weitergefördert.
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Nach Durchführung dieses Arbeitsganges gelangt die nun schon weit
vorgeformte Mutter in ein drittes Gesenk E, das in Fig. i i dargestellt ist. In
diesem Gesenk wirken ein oberer Stempel F und ein unterer Stempel G zusammen, wobei
der Stempel G in einem Teil H geführt wird. Das Gesenk E ist vollkommen sechskantig
und entspricht in seiner Form dem in Fig. 14 dargestellten Stempel F. Der Stempel
G ist jedoch zylindrisch entsprechend der Bohrung des Führungsteiles H. Der Durchmesser
des Gesenks E entspricht dem Durchmesser des Gesenks C, so daß, wenn der Rohling
zwischen den Stempeln F und G gepreßt wird, der Werkstoff des Rohlings in die Ecken
des Gesenks ausweicht und so die Mutterkanten bildet. Durch die Ansätze f und g
an den Stempeln F und G wird der innere Teil des Rohlings dichter zusammengepreßt,
so daß er eine verhältnismäßig dünne, Wand i i bildet, die in weiteren Arbeitsgängen
durch Bohren oder Stanzen zwecks Herstellung des Mutterloches beseitigt wird. Nach
Beseitigung dieser Wand i i besitzt die Kronenmutter die in Fig. q. und 5 dargestellte
Form. Die Flächen f und g der beiden Stempel gehen zweckmäßig mit Abschrägungen
in
die äußeren Begrenzungsflächen der Stempel über, so daß bei der fertigen Mutter
nach Entfernen der Zwischenwand ii die Versenkungen 13 entstehen und bewirkt
wird, daß die Kronenzacken 9 außerhalb des Bereichs. des Muttergewindes liegen.
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Der Stempel F besitzt wiederum Aussparungen f 2 zur Aufnahme der Kronenzacken
g. In diesem Fall sind jedoch die Aussparungen etwäs weniger tief, als der Höhe
der bisher vorgeformten Kronenzacken entspricht, so daß beim dritten Arbeitsgang
ein geringer Preßdruck auf die Kronenzacken ausgeübt wird, um diesen eine regelmäßige,
oben ebene Form entsprechend den Fig. q. bis 7 zu geben. Die Tiefe der Aussparungen
f2 ist jedoch so gehalten, daß, wie aus Fig. i i ersichtlich, nach Fertigstellung
der Kronenmutter die äußeren oberen Ecken der Aussparungen frei bleiben, so daß
auf die Kronenzacken kein übermäßiger Druck ausgeübt wird, was wiederum das Preßverfahren
wesentlich erleichtert. Hierdurch erhalten auch die Kronenzacken äußere Abrundungen
1q., die zur Vermeidung von Verletzungen sehr zweckmäßig sind.
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Wird nun die Kronenmutter dem Gesenk E entnommen und die Zwischenwand
i i beseitigt, so ist eine Bohrung 24 vorhanden, die entsprechend Fig. 5 ein Stück
weit von den Kronenzacken 9 entfernt liegt, so daß, wie in Fig. 6 und 7 zu erkennen
ist, das in die Mutter eingeschnittene Gewinde nicht unter die Kronenzacken greift.
Durch die Ausbildung des Stempels G ist ferner eine ebene Auflagefläche 12 für die
Mutter geschaffen.
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Fig. 18 zeigt einen Teil einer Vorrichtung, die zur Überführung des
Rohlings von dem Gesenk A in das Gesenk C unter Verwendung der Rippen 2i dienen
soll. Der wesentliche Teil dieser Vorrichtung besteht aus zwei Greifern 22, die
mit Vertiefungen 23 versehen sind. Wird nun der Rohling von diesen Greifern so gefaßt,
daß die Rippen 21 in die Vertiefungen 23 eingreifen, so ist seine Lage ein für allemal
festgelegt, und es ist sehr einfach, den Rohling in der richtigen Lage in das Gedenk
C einzuführen.
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Die Fig. ig und 20 zeigen schließlich noch zwei Zwischenstufen eines
Rohlings, der mit etwas anderen Preßwerkzeugen hergestellt worden ist. Bei diesem
Verfahren sind die Wölbungen an der Ober- und Unterfläche des Rohlings von vornherein
fortgelassen, und es ist oben und unten eine ebene Fläche erzeugt worden.
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Die dargestellten Rohlinge, Zwischen- und Fertigwerkstücke sollen
lediglich Ausführungsbeispiele veranschaulichen, und es ]kann, wie schon erwähnt,
im Rahmen der Erfindung eine Kronenmutter mit beliebig vielen Zacken und Kanten
hergestellt werden. Es können dabei die Kronenzacken an den Mutterkanten oder an
den Mutterseiten liegen. Die Rippen 2i können in jeder beliebigen Anzahl angepreßt
oder auch fortgelassen werden.
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Durch das Verfahren nach der Erfindung werden die Preßwerkzeuge außerordentlich
geschont, und es ist ausgeschlossen, daß bei diesem Verfahren der Preßstempel durch
Überanstrengung abbricht, wie das bisher häufig der Fall war.