EP0321880A2 - Method and apparatus for forging toothed wheels - Google Patents

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EP0321880A2
EP0321880A2 EP88121100A EP88121100A EP0321880A2 EP 0321880 A2 EP0321880 A2 EP 0321880A2 EP 88121100 A EP88121100 A EP 88121100A EP 88121100 A EP88121100 A EP 88121100A EP 0321880 A2 EP0321880 A2 EP 0321880A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
die
press
ram
rams
blank
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88121100A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0321880A3 (en
Inventor
Eckart Prof. Dr. Ing. Doege
B. Dipl.-Ing. Adams
Original Assignee
Doege Eckart Prof Dr-Ing
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Doege Eckart Prof Dr-Ing filed Critical Doege Eckart Prof Dr-Ing
Publication of EP0321880A2 publication Critical patent/EP0321880A2/en
Publication of EP0321880A3 publication Critical patent/EP0321880A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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

Definitions

  • the invention a method according to the preamble of claim 1 and an apparatus for performing the method.
  • the invention has for its object to develop a method of the type specified in the preamble of claim 1 in such a way that gearwheels with uniform filling can be produced in a single operation down to the axial end regions of the toothing.
  • two rams are inserted into the die from opposite sides, but one of the rams is supported in a stationary manner and only the other ram is moved.
  • the invention is based on the idea that the Deformation of a blank into a finished gear requires a very fast movement of the press rams if the tooth engraving is to be filled evenly. Such a rapid movement can only be carried out with a press which has a single moving ram, for example with a fast screw press.
  • the speed of the movable press ram should be at least about 500 mm / s. This stamp speed naturally depends on the size and geometry of the gear to be manufactured.
  • a coordinated control of the two press rams is not required, so that the associated time and coordination effort is eliminated.
  • the force required for the forming is reduced by rapid movement of the single moving ram.
  • the high punch speed enables a higher deformation performance with the same punch force.
  • By moving both press rams relative to the die the flow paths of the blank material flowing into the tooth engraving are shortened.
  • the wall friction between the blank and the die is reduced by halving the axial length of the wall friction area compared to using a single press ram.
  • the gears produced by the method are compressed to a high degree at both ends, so that it is precisely at these end regions that the teeth have a high strength and load-bearing capacity.
  • the method according to the invention is suitable for both cold and hot forming.
  • Either hollow or fully cylindrical tubular parts are used as blanks, which also include sintered, cast and machined parts.
  • a particular advantage is that gears with a center hole can be forged in a single operation without the need for reworking.
  • a tubular blank is used, into which a mandrel protruding from a press ram projects. This mandrel keeps the central opening of the gear free of material during the forging process.
  • the mandrel used is displaceable on a press ram.
  • the mandrel stands on the opposite tool, in order to be partially pushed back in the press die holding it.
  • the mandrel is drawn into this press ram by a suitable drive after the forming process, so that the workpiece is stripped from the mandrel.
  • the method according to the invention can be carried out with a single-acting press, the die being held vertically displaceably and one of the press rams being fixed.
  • the die automatically adjusts itself axially to follow the movement of the movable ram. Both rams move in relation to the die, into the tooth engraving of the die. These movements do not have to be even or synchronous; the only important thing is that after the pressing process has been completed both plungers are immersed to the required extent in the die and only have the distance between them that is the axial length of the one to be produced Gear corresponds.
  • the immersion depths of the two rams should be approximately the same, so that - based on the die - the same amount of axial deformation of the blank is applied from both sides.
  • the method according to the invention enables the production of gear wheels with a cylindrical envelope surface in a one-step forging process, the teeth being fully load-bearing over their entire length.
  • This also includes helical gears, in the manufacture of which the two rams are rotated in opposite directions.
  • the drawing shows a schematic longitudinal section through a forging press for the production of gear wheels.
  • the forging press has a rigid base plate 10 on which the guide device 11 for the die 12 is fixedly mounted.
  • the die 12 consists of a solid block that contains a continuous axial channel with the tooth engraving 13. This channel has a constant cross-section over the entire length.
  • the die 12 is guided laterally in the guide device 11 so that it can only move in the vertical direction.
  • the guide device 11 has upstanding side walls 14, on the inside of which prestressed ball sleeves 15 of a known type are provided.
  • the ball sleeves 15 contain number rich balls that roll with a vertical movement of the die 12 between the outer wall and the side wall 14 and are returned in a closed circuit to the other end of a row of balls. With such ball sleeves, a precise linear guidance of the die 12 is possible.
  • the die 12 is supported on the base 16 of the guide device 14 resting on the base plate 10 by means of springs 17 or another flexible pressure device.
  • the springs 17 press the die 12 against the die weight against a stop device 18 at the upper end of the guide device 11, so that the die 12 is normally held in the raised state.
  • the lower ram 20 which is supported by a collar 21 on the base plate 10, protrudes a short distance into the lower end of the channel of the die 12, the external toothing 22 of the ram 20 fitting into the toothed engraving 13.
  • the upper press ram 23 is fastened with a holder 33 to the movable ram 34 of the single-acting press.
  • the upper press ram 23 also has an external toothing 24 which fills the cavities of the toothing engraving 13.
  • the device shown in the drawing is used to manufacture gearwheels with a center hole. Therefore, a cylindrical mandrel 25 projects downward from the lower end of the upper ram 23. The lower end of the mandrel 25 protrudes into a blind bore 26 of the lower ram 20.
  • the tubular blank 27 made of solid steel is inserted with the upper punch 23 raised.
  • the inside diameter of the blank 27 is slightly larger than the outside diameter of the mandrel 25 and the outside diameter of the blank is somewhat smaller than the head diameter of the toothing engraving 13, so that the blank can be inserted into the die 12 without the application of force.
  • the deformation process begins, in which - based on the base plate 10 - only the upper ram 23 is moved.
  • the blank 27 is initially supported on the lower ram 20.
  • the material of the blank 27 flows radially into the cavities of the tooth engraving 13.
  • the die 12 is carried along in the further course of the pressing process and the springs 17 are compressed.
  • the fixed lower press punch 20 increasingly penetrates into the die 12, while the upper press punch 23 also penetrates. In this way, the blank clamped in the middle region of its length by wall friction on the tooth engraving 13 is compressed from both sides.
  • a stop device 30 is provided on the die 12, which interacts with the holder 33 after reaching the intended penetration depth of the press die 23 into the die 33 in order to further penetrate prevent. If in the case of low wall friction the holder 33 abuts against the stop device 30, the die 12 is moved downward by the holder 33 in the further course.
  • a second stop device 31 is arranged on the bottom 16 of the guide device 11.
  • the die 12 In the event of excessive wall friction between the blank 27 and the die 12, the die 12 is carried along by this wall friction, but the stop device 31 prevents the lower ram 20 from penetrating into the die 12 beyond the intended extent.
  • the free path lengths between the stop device 30 and the holder 33 on the one hand and the die 12 and the stop 31 on the other hand are the same. The sum of these free path lengths is equal to the axial deformation path of the blank 27. From the foregoing it follows that even with extremely large or extremely small friction between the blank and the die, the penetration movements of the press rams 20 and 23 into the die are carried out, in which mentioned If only both penetrations are made one after the other.
  • the lower die 20 is used to eject the finished gear from the die 12.
  • This press ram is fastened together with the collar 21 to an ejector rod 32 which runs through a bore in the base plate 10 and can be raised.
  • the die 12 is in its upper end position in contact with the stop device 18.
  • the axial length of the press die 20 corresponds approximately to that of the die 12, so that the workpiece can be pushed out completely.
  • the mandrel 25 serves to keep the center hole of the gear to be manufactured free. Since the mandrel protrudes with its lower end into the bore 26 before the deformation process begins, it is supported and guided laterally by the lower press die 20 over the entire deformation path. There is no thin-walled mirror in the gear, which would have to be removed in a separate manufacturing process. Rather, the middle hole, which is already in the blank from the beginning, remains completely free.
  • the number of teeth of the gear to be manufactured was 13, the module 1.25 and the inner hole diameter 10 mm.
  • the measured tension on the ram was approximately 1500 N / mm2.
  • the blanks were warmed up. In the case of cold blanks, the tension on the press rams would increase by a factor of about 2 to 3.

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Abstract

When forging toothed wheels from solid metal, there is the difficulty that, due to the friction of the blank material on the die, the axial end regions of the toothed wheel will not be fully formed, with the result that the load-bearing capacity of the teeth in the end regions is limited. It is the object of the invention to specify a forging method by which toothed wheels with teeth of a high load-bearing capacity can be manufactured in a single-stage production process. In the method according to the invention, rams (20, 23) enter the die (12) from both sides, the blank (27) thus being deformed from opposite sides. This leads to material flow even into the end regions of the toothing impression (13). In a single-acting press, the die (12) is arranged in a manner which allows vertical displacement and one ram (20) is stationary during the pressing operation. It is possible to produce toothed wheels with or without a central hole in a single work step.

Description

Die Erfindung ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zur Durch­führung des Verfahrens.The invention a method according to the preamble of claim 1 and an apparatus for performing the method.

Es ist bekannt, Zahnräder durch Schmieden in einer Schmiedepresse herzustellen. Ein Verfahren der im Ober­begriff des Patentanspruchs 1 genannten Art ist bekannt aus DE-A-35 33 426. Bei diesem Verfahren wird eine zylindrischer Rohling in den Hohlraum einer innen­verzahnten Matrize eingelegt. Anschließend werden die beiden Preßstempel von entgegengesetzten Seiten her in die Matrize hineinbewegt, während die linear geführte Matrize in vertikaler Richtung frei bewegbar ist und sich aufgrund der von den Preßstempeln aufgebrachten Kräfte frei einstellt. Das Herstellen von Zahnrädern durch Stauchen von zwei Seiten erfordert relativ große Druckspannungen an den Preßstempeln. Mit dem bekannten Verfahren, bei dem beide Preßstempel bewegt werden, ist es erforderlich den Preßkörper in warmem Zustand zu behandeln. Dennoch kann mit diesem Verfahren kein Zahn­rad hergestellt werden, sondern nur der Rohling für ein Zahnrad.It is known to manufacture gears by forging in a forging press. A method of the type mentioned in the preamble of claim 1 is known from DE-A-35 33 426. In this method, a cylindrical blank is inserted into the cavity of an internally toothed die. The two press rams are then moved into the die from opposite sides, while the linearly guided die is freely movable in the vertical direction and is freely adjusted due to the forces applied by the press rams. The manufacture of gears by upsetting from two sides requires relatively large Compressive stresses on the ram. With the known method, in which both rams are moved, it is necessary to treat the press body in a warm state. However, no gear can be produced with this process, only the blank for a gear.

In der Zeitschrift "DRAHT" 36 (1985) 11, 524-528, ist als "Formstauchen" ein Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern beschrieben, bei dem die Matrize fest auf dem Pressentisch ruht und nicht linear bewegbar geführt ist. Die Preßkraft wird von einem einzigen Pressen­stempel aufgebracht. Ein erheblicher Teil der von dem Pressenstempel erzeugten Arbeit wird in Anpreßkraft der Matrize gegen den Pressentisch umgesetzt. Daher wird die aufgebrachte Energie nur zu einem geringen Teil in Verformungsarbeit umgesetzt.In the magazine "DRAHT" 36 (1985) 11, 524-528, a process for the production of gearwheels is described as "mold upsetting", in which the die rests firmly on the press table and is not guided in a linearly movable manner. The press force is applied by a single press ram. A considerable part of the work generated by the press stamp is carried out in the pressing force of the die against the press table. Therefore, only a small part of the energy applied is converted into deformation work.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, daß Zahnräder mit gleich­mäßiger Ausfüllung bis in die axialen Endbereiche der Verzahnung hinein in einem einzigen Arbeitsgang erzeugt werden können.The invention has for its object to develop a method of the type specified in the preamble of claim 1 in such a way that gearwheels with uniform filling can be produced in a single operation down to the axial end regions of the toothing.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 an­gegebenen Merkmalen.This object is achieved according to the invention with the features specified in the characterizing part of patent claim 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zwei Preß­stempel von entgegengesetzten Seiten her in die Matrize eingeführt, wobei jedoch einer der Preßstempel ortsfest abgestützt ist und nur der andere Preßstempel bewegt wird. Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß die Verformung eines Rohlings zu einem fertigen Zahnrad eine sehr schnelle Bewegung der Preßstempel erfordert, wenn eine gleichmäßige Füllung der Verzahnungsgravur erreicht werden soll. Eine solche schnelle Bewegung ist nur mit einer Presse durchführbar, die einen einzigen bewegten Preßstempel aufweist, z.B. mit einer schnellen Spindelpresse. Die Geschwindigkeit des bewegbaren Pressenstempels sollte mindestens etwa 500 mm/s be­tragen. Diese Stempelgeschwindigkeit hängt natürlich von der Größe und der Geometrie des herzustellenden Zahnrades ab.In the method according to the invention, two rams are inserted into the die from opposite sides, but one of the rams is supported in a stationary manner and only the other ram is moved. The invention is based on the idea that the Deformation of a blank into a finished gear requires a very fast movement of the press rams if the tooth engraving is to be filled evenly. Such a rapid movement can only be carried out with a press which has a single moving ram, for example with a fast screw press. The speed of the movable press ram should be at least about 500 mm / s. This stamp speed naturally depends on the size and geometry of the gear to be manufactured.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine auf­einander abgestimmte Steuerung der beiden Preßstempel nicht benötigt, so daß der damit verbundene Zeit- und Koordinierungsaufwand entfällt. Durch schnelle Bewegung des einzigen bewegten Preßstempels wird die für die Umformung erforderliche Kraft herabgesetzt. Die hohe Stempelgeschwindigkeit ermöglicht bei gleicher Stempel­kraft eine höhere Verformungsleistung. Durch das Be­wegen beider Preßstempel relativ zur Matrize werden die Fließwege des in die Verzahnungsgravur einfließenden Rohlingmaterials verkürzt. 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 Verkürzung des Wandreibungsweges und der Fließwege wird eine bessere und gleichmäßigere Aus­füllung der Verzahnungsgravur, auch an den axialen End­bereichen, erzielt. Die nach dem Verfahren hergestell­ten Zahnräder sind an beiden Enden in hohem Maße ver­dichtet, so daß sich gerade an diesen Endbereichen eine hohe Festigkeit und Tragfähigkeit der Zähne ergibt.In the method according to the invention, a coordinated control of the two press rams is not required, so that the associated time and coordination effort is eliminated. The force required for the forming is reduced by rapid movement of the single moving ram. The high punch speed enables a higher deformation performance with the same punch force. By moving both press rams relative to the die, the flow paths of the blank material flowing into the tooth engraving are shortened. Furthermore, the wall friction between the blank and the die is reduced by halving the axial length of the wall friction area compared to using a single press ram. As a result of the shortening of the wall friction path and the flow paths, a better and more uniform filling of the tooth engraving is achieved, also at the axial end areas. The gears produced by the method are compressed to a high degree at both ends, so that it is precisely at these end regions that the teeth have a high strength and load-bearing capacity.

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 her­gestellte 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.The method according to the invention is suitable for both cold and hot forming. Either hollow or fully cylindrical tubular parts are used as blanks, which also include sintered, cast and machined parts. A particular advantage is that gears with a center hole can be forged in a single operation without the need for reworking. For this purpose, a tubular blank is used, into which a mandrel protruding from a press ram projects. This mandrel keeps the central opening of the gear free of material during the forging process.

Nach Anspruch 7 ist der verwendete Dorn an einem Preß­stempel verschiebbar. Beim Preßvorgang steht der Dorn auf dem gegenüberliegenden Werkzeug auf, um dabei teil­weise in dem ihn haltenden Preßstempel zurückgedrängt zu werden. Durch einen geeigneten Antrieb wird der Dorn nach dem Umformvorgang in diesen Preßstempel eingezo­gen, so daß das Werkstück vom Dorn abgestreift wird.According to claim 7, the mandrel used is displaceable on a press ram. During the pressing process, the mandrel stands on the opposite tool, in order to be partially pushed back in the press die holding it. The mandrel is drawn into this press ram by a suitable drive after the forming process, so that the workpiece is stripped from the mandrel.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit einer einfach wirkenden Presse durchführbar, wobei die Matrize verti­kal verschiebbar gehalten wird und einer der Preß­stempel feststeht. Während des Schmiedevorgangs stellt sich die Matrize selbsttätig axial ein, um der Bewegung des bewegbaren Preßstempels zu folgen. Beide Preß­stempel bewegen sich, bezogen auf die Matrize, in die Verzahnungsgravur der Matrize hinein. Diese Bewegungen müssen nicht gleichmäßig oder synchron erfolgen; wichtig ist nur, daß beide Preßstempel nach Beendigung des Preßvorgangs in dem erforderlichen Ausmaß in die Matrize eintauchen und zwischen sich nur noch den Ab­stand haben, der der axialen Länge der herzustellenden Zahnrades 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 Rohlings auf­gebracht wird.The method according to the invention can be carried out with a single-acting press, the die being held vertically displaceably and one of the press rams being fixed. During the forging process, the die automatically adjusts itself axially to follow the movement of the movable ram. Both rams move in relation to the die, into the tooth engraving of the die. These movements do not have to be even or synchronous; the only important thing is that after the pressing process has been completed both plungers are immersed to the required extent in the die and only have the distance between them that is the axial length of the one to be produced Gear corresponds. The immersion depths of the two rams should be approximately the same, so that - based on the die - the same amount of axial deformation of the blank is applied from both sides.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstel­lung 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.The method according to the invention enables the production of gear wheels with a cylindrical envelope surface in a one-step forging process, the teeth being fully load-bearing over their entire length. This also includes helical gears, in the manufacture of which the two rams are rotated in opposite directions.

Im folgenden wird, unter Bezugnahme auf die einzige Fig. der Zeichnung, ein Ausführungsbeispiel der Erfin­dung näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the only FIG. Of the drawing.

In der Zeichnung ist ein schematischer Längsschnitt durch eine Schmiedepresse zur Herstellung von Zahn­rädern dargestellt.The drawing shows a schematic longitudinal section through a forging press for the production of gear wheels.

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.The forging press has a rigid base plate 10 on which the guide device 11 for the die 12 is fixedly mounted. The die 12 consists of a solid block that contains a continuous axial channel with the tooth engraving 13. This channel has a constant cross-section over the entire length.

Die Matrize 12 ist in der Führungsvorrichtung 11 seit­lich geführt, so daß sie sich nur in vertikaler Rich­tung bewegen kann. Zu diesem Zweck weist die Führungs­vorrichtung 11 aufragende Seitenwände 14 auf, an deren Innenseiten vorgespannte Kugelhülsen 15 bekannter Bau­art vorgesehen sind. Die Kugelhülsen 15 enthalten zahl­ reiche Kugeln, die bei einer Vertikalbewegung der Ma­trize 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 an­liegenden Boden 16 der Führungsvorrichtung 14 ist über Federn 17 oder über eine andere nachgiebige Druckvor­richtung 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 normaler­weise 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 Preß­stempels 20 sich passend in die Verzahnungsgravur 13 einfügt.The die 12 is guided laterally in the guide device 11 so that it can only move in the vertical direction. For this purpose, the guide device 11 has upstanding side walls 14, on the inside of which prestressed ball sleeves 15 of a known type are provided. The ball sleeves 15 contain number rich balls that roll with a vertical movement of the die 12 between the outer wall and the side wall 14 and are returned in a closed circuit to the other end of a row of balls. With such ball sleeves, a precise linear guidance of the die 12 is possible. The die 12 is supported on the base 16 of the guide device 14 resting on the base plate 10 by means of springs 17 or another flexible pressure device. The springs 17 press the die 12 against the die weight against a stop device 18 at the upper end of the guide device 11, so that the die 12 is normally held in the raised state. In this state, the lower ram 20, which is supported by a collar 21 on the base plate 10, protrudes a short distance into the lower end of the channel of the die 12, the external toothing 22 of the ram 20 fitting into the toothed engraving 13.

Der obere Preßstempel 23 ist mit einem Halter 33 an dem bewegbaren Stempel 34 der einfachwirkenden Presse be­festigt. Auch der obere Preßstempel 23 hat eine die Hohlräume der Verzahnungsgravur 13 ausfüllende Außen­verzahnung 24.The upper press ram 23 is fastened with a holder 33 to the movable ram 34 of the single-acting press. The upper press ram 23 also has an external toothing 24 which fills the cavities of the toothing engraving 13.

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.The device shown in the drawing is used to manufacture gearwheels with a center hole. Therefore, a cylindrical mandrel 25 projects downward from the lower end of the upper ram 23. The lower end of the mandrel 25 protrudes into a blind bore 26 of the lower ram 20.

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.In the channel of the die 12, the tubular blank 27 made of solid steel is inserted with the upper punch 23 raised. The inside diameter of the blank 27 is slightly larger than the outside diameter of the mandrel 25 and the outside diameter of the blank is somewhat smaller than the head diameter of the toothing engraving 13, so that the blank can be inserted into the die 12 without the application of force.

Wenn die Matrize durch Absenken des oberen Preßstempels 23 geschlossen wurde, beginnt der Verformungsvorgang, bei dem - bezogen auf die Basisplatte 10 - ausschließ­lich der obere Preßstempel 23 bewegt wird. Dabei stützt sich der Rohling 27 zunächst auf dem unteren Preß­stempel 20 ab. Das Material des Rohlings 27 fließt radial in die Hohlräume der Verzahnungsgravur 13 hin­ein. Infolge der dabei auftretenden Wandreibung zwi­schen 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 Mittel­bereich seiner Länge durch Wandreibung an der Verzah­nungsgravur 13 festgeklemmte Rohling von beiden Seiten her gestaucht.When the die has been closed by lowering the upper ram 23, the deformation process begins, in which - based on the base plate 10 - only the upper ram 23 is moved. The blank 27 is initially supported on the lower ram 20. The material of the blank 27 flows radially into the cavities of the tooth engraving 13. As a result of the wall friction that occurs between the blank and the die, the die 12 is carried along in the further course of the pressing process and the springs 17 are compressed. Here, the fixed lower press punch 20 increasingly penetrates into the die 12, while the upper press punch 23 also penetrates. In this way, the blank clamped in the middle region of its length by wall friction on the tooth engraving 13 is compressed from both sides.

Da die Verschiebebewegung der Matrize 12 entscheidend von der Reibung zwischen Rohling 27 und Matrize ab­hängt, ist an der Matrize 12 eine Anschlagvorrichtung 30 vorgesehen, die nach Erreichen der vorgesehenen Ein­dringtiefe 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.Since the displacement movement of the die 12 depends crucially on the friction between the blank 27 and die, a stop device 30 is provided on the die 12, which interacts with the holder 33 after reaching the intended penetration depth of the press die 23 into the die 33 in order to further penetrate prevent. If in the case of low wall friction the holder 33 abuts against the stop device 30, the die 12 is moved downward by the holder 33 in the further course.

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 zwi­schen 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 zwi­schen Rohling und Matrize die Eindringbewegungen der Preßstempel 20 und 23 in die Matrize durchgeführt wer­den, wobei in den genannten Fällen lediglich beide Ein­dringbewegungen nacheinander erfolgen.A second stop device 31 is arranged on the bottom 16 of the guide device 11. In the event of excessive wall friction between the blank 27 and the die 12, the die 12 is carried along by this wall friction, but the stop device 31 prevents the lower ram 20 from penetrating into the die 12 beyond the intended extent. The free path lengths between the stop device 30 and the holder 33 on the one hand and the die 12 and the stop 31 on the other hand are the same. The sum of these free path lengths is equal to the axial deformation path of the blank 27. From the foregoing it follows that even with extremely large or extremely small friction between the blank and the die, the penetration movements of the press rams 20 and 23 into the die are carried out, in which mentioned If only both penetrations are made one after the other.

Zum Auswerfen des fertigen Zahnrades aus der Matrize 12 wird der untere Preßstempel 20 benutzt. Dieser Preß­stempel ist zusammen mit dem Kragen 21 an einer Aus­werferstange 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 Preß­stempels 20 entspricht etwa derjenigen der Matrize 12, so daß das Werkstück vollständig ausgeschoben werden kann.The lower die 20 is used to eject the finished gear from the die 12. This press ram is fastened together with the collar 21 to an ejector rod 32 which runs through a bore in the base plate 10 and can be raised. After ejecting the workpiece, the die 12 is in its upper end position in contact with the stop device 18. The axial length of the press die 20 corresponds approximately to that of the die 12, so that the workpiece can be pushed out completely.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel dient der Dorn 25 zum Freihalten des Mittellochs des herzu­stellenden Zahnrades. Da der Dorn bereits vor Beginn des Verformungsvorgangs mit seinem unteren Ende in die Bohrung 26 hineinragt, wird er über den gesamten Ver­formungsweg von dem unteren Preßstempel 20 seitlich abgestützt und geführt. In dem Zahnrad steht kein dünnwandiger Spiegel, der in einem separaten Herstel­lungsvorgang entfernt werden müßte. Vielmehr bleibt das Mittelloch, das von Anfang an schon im Rohling vorhan­den ist, völlig frei.In the described embodiment, the mandrel 25 serves to keep the center hole of the gear to be manufactured free. Since the mandrel protrudes with its lower end into the bore 26 before the deformation process begins, it is supported and guided laterally by the lower press die 20 over the entire deformation path. There is no thin-walled mirror in the gear, which would have to be removed in a separate manufacturing process. Rather, the middle hole, which is already in the blank from the beginning, remains completely free.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden Zahnräder auf einer sehr schnellen Maschine gefertigt, bei der die Stempelgeschwindigkeit v = 500 mm/s betrug. Die Zähnezahl des herzustellenden Zahnrades betrug 13, der Modul 1,25 und der Innenlochdurchmesser 10 mm. Die ge­messene Spannung auf den Preßstempeln betrug ca. 1500 N/mm². Die Rohling waren erwärmt. Bei kalten Roh­lingen würde sich die Spannung auf den Preßstempeln um etwa den Faktor 2 bis 3 vergrößern.According to the method according to the invention, gear wheels were manufactured on a very fast machine, in which the punch speed was v = 500 mm / s. The number of teeth of the gear to be manufactured was 13, the module 1.25 and the inner hole diameter 10 mm. The measured tension on the ram was approximately 1500 N / mm². The blanks were warmed up. In the case of cold blanks, the tension on the press rams would increase by a factor of about 2 to 3.

Claims (7)

1. Verfahren zum Schmieden von Zahnrädern, bei welchem ein im wesentlichen zylindrischer Rohling (27) in einer linear bewegbar geführten Matrize (12) durch von beiden Enden her in die Matrize (12) eintauchende Preßstempel (20,23) verformt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß einer der Preßstempel (20) ortsfest abgestützt und nur der andere Preßstempel (23) bewegt wird.1. A method for forging gearwheels, in which an essentially cylindrical blank (27) is deformed in a die (12) which is guided in a linearly movable manner by pressing dies (20, 23) dipping into the die (12) from both ends,
characterized,
that one of the press rams (20) is supported in a fixed position and only the other press ram (23) is moved. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Presse, die zwei Preßstempel (20,23) aufweist, und einer Matrize (12), die in der Presse in Hubrichtung verschiebbar an einer linearen Führungsvorrichtung (11) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (12) in Richtung auf den bewegbaren Preßstempel (23) nach­giebig vorgespannt ist und daß der andere Preß­stempel (20) fest an der Presse abgestützt ist und eine Verzahnung (22) aufweist, die in eine Ver­zahnungsgravur (13) der einteiligen Matrize (12) hineinragt.2. Device for performing the method according to claim 1, with a press having two press rams (20, 23), and a die (12) which is slidably mounted in the press in the stroke direction on a linear guide device (11) characterized in that the die (12) is resiliently biased in the direction of the movable press ram (23) and that the other press ram (20) is firmly supported on the press and has a toothing (22) which engages in a toothed engraving (13) one-piece die (12) protrudes. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­net, daß die maximale Eintauchtiefe des bewegbaren Preßstempels (23) in die Matrize (12) durch eine Anschlagvorrichtung (30) begrenzt ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the maximum immersion depth of the movable ram (23) in the die (12) is limited by a stop device (30). 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß die maximale Eintauchtiefe des festen Preßstempels (20) in die Matrize (12) durch eine Anschlagvorrichtung (31) begrenzt ist.4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the maximum immersion depth of the fixed ram (20) in the die (12) is limited by a stop device (31). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­durch gekennzeichnet, daß der feste Preßstempel (20) etwa dieselbe Länge hat wie die Matrize (12) und daß die Führungsvorrichtung (11) eine An­schlagvorrichtung (18) aufweist, welche das Zu­rückweichen der Matrize vom festen Preßstempel (20) beim Auswerfen des Zahnrades begrenzt.5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the fixed press ram (20) has approximately the same length as the die (12) and that the guide device (11) has a stop device (18) which retracts the die limited by the fixed ram (20) when ejecting the gear. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­durch gekennzeichnet, daß an einem der Preßstempel ein axialer Dorn (25) vorgesehen ist, der in einen axialen Kanal (26) des anderen Preßstempels (20) eintaucht.6. Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that an axial mandrel (25) is provided on one of the press rams, which plunges into an axial channel (26) of the other press ram (20). 7 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­durch gekennzeichnet, daß an einem der Preßstempel ein axialer Dorn vorgesehen ist, der in einem axialen Kanal dieses Preßstempels einziehbar ist.7 Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that an axial mandrel is provided on one of the ram, which is retractable in an axial channel of this ram.
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