EP0772502B1 - Verfahren zur herstellung von kegelzahnrädern und vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents
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- EP0772502B1 EP0772502B1 EP95927712A EP95927712A EP0772502B1 EP 0772502 B1 EP0772502 B1 EP 0772502B1 EP 95927712 A EP95927712 A EP 95927712A EP 95927712 A EP95927712 A EP 95927712A EP 0772502 B1 EP0772502 B1 EP 0772502B1
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- B21K1/00—Making machine elements
- B21K1/28—Making machine elements wheels; discs
- B21K1/30—Making machine elements wheels; discs with gear-teeth
Definitions
- the present invention relates to a method for the production of bevel gears with Ready-to-install gearing in which the gears through a multi-stage forming in a vertically closing multi-stage press are shaped and in which the shaping of the Interlocking is done by cross extrusion.
- she furthermore concerns one for the implementation of the Appropriate vertically closing procedure Multi-stage press, the shape of the Interlocking is done by cross extrusion.
- the object of the present invention is a Method of manufacturing bevel gears with ready-to-install gearing to create that a significantly higher production rate and thereby reducing manufacturing costs for corresponding bevel gears.
- the tooth flank shape should be compared with known manufacturing process at least the have the same quality.
- this is Task by the specified in claim 1 Manufacturing process and the apparatus for producing Bevel gears released.
- An essential feature of the present The invention is thus that the shape of the Teeth through cross extrusion inside a multi-stage, in a vertically closing Multi-stage press performed forming process takes place, which is the gearing forming cross extrusion begins before the tool halves are closed.
- the manufacturing rate can be significant compared to known methods increase.
- This procedure is made possible in that the surface hardness of the Dies at least 50 Rockwell; ever according to the geometry of the engraving in particular also carbide dies or with Tungsten carbide coated dies or dies made of ceramic materials come.
- Another basic requirement is the cooling adapted to the die geometry the die engraving to ensure a balanced Temperature balance, as well as the Attachment and design of die vents to improve the tooth filling with lowering of the internal pressure in the die.
- the die life can be thereby reducing the manufacturing costs of Increase bevel gears by adding the Formation of the gear extrusion tool to form a variable Radius formed from tooth to heel of the toothing is. Contributes to the same result also when the cross flow press tool for Formation of one or more transition radii trained to the active tooth flank of the toothing is. Another advantage that stands out by the two characteristics specified above results in an increase in load capacity of the finished gear.
- the method according to the invention can be in the range the usual forging temperature of 1000 ° - 1250 ° C, in the same way at room temperature or in the semi-warm temperature range (approx. 600 ° -950 ° C).
- the use of a vertically closing one Multi-stage press leads to one particularly wide range of possible sequences of Forming stages.
- the method according to the invention is characterized by a particularly high Flexibility and is suitable for this Way of making bevel gears different designs. Especially can after shearing the blank and before the cross extrusion for shaping the toothing one or more preforming steps be performed. Before or after cross extrusion can the workpiece beyond be punched. Also, one is special preferred further development of the procedure, the following sequence of steps is possible: scissors-preforming-cup-punching-cross extrusion.
- the number the deformation stages in the invention Procedure depending on the required gear quality selected will. By an appropriate number of Deformation levels leaves, for example Gear quality of at least 9 according to DIN Reach 3965.
- Procedure used vertically closing Multi-stage press is the closing gap on the back Tool expediently such designed that by the spherical dome shape caused horizontal force component in the Stamp is compensated.
- the stamp shape is designed so that the edge does not break away.
- the sizing of the stamp is on the by the spherical spherical shape caused horizontal Forces matched.
- the invention is the cross flow press tool the vertically closing multi-stage press for forming a toothing trained, the radius of the foot from Module depends.
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung von Kegelzahnrädern mit
einbaufertiger Verzahnung, bei dem die Zahnräder
durch eine mehrstufige Umformung in
einer vertikal schließenden Mehrstufenpresse
geformt werden und bei dem die Ausformung der
Verzahnung durch Querfließpressen erfolgt. Sie
betrifft desweiteren eine zur Durchführung des
Verfahrens geeignete vertikal schließende
Mehrstufenpresse, wobei die Ausformung der
Verzahnung durch Querfließpressen erfolgt.
Es ist bekannt, Kegelzahnräder durch Schmieden
im halbwarmen oder warmen Zustand herzustellen.
Ein derartiges Schmiedeverfahren, bei dem
die Kegelradform in einem Arbeitsgang in einem
Schmiedegesenk erzeugt wird, ist beispielsweise
in der europäischen Patentanmeldung
275561 beschrieben. In dem Aufsatz
"Halbwarmfließpressen kombiniert mit
Kaltfließpressen" (Werkstatt und Betrieb
126(1993) September, Hr. 9, S. 557-560) ist
ein mehrstufiges Verfahren der eingangs
genannten Art beschrieben. Das Formpressen der
Verzahnung erfolgt halbwarm, wobei in der
entsprechenden Fertigungsstufe der Werkstoff,
nachdem das Werkzeug geschlossen worden ist,
durch einen in das geschlossene Werkzeug
eindringenden Stempel in die noch freie Zahngravur
hinein verdrängt wird (a.a.O., S. 559,
re. Sp.). Auch das Herstellen von Kegelzahnrädern
durch Kaltumformen ist bekannt. Bekannt
sind schließlich auch Verfahren, bei denen
Schmieden und Kaltumformen miteinander
kombiniert sind.
Die bekannten Herstellungsverfahren sind
hinsichtlich ihrer Produktivität begrenzt.
Übliche Herstellungsraten beim Schmieden sind
etwa 20 Werkstücke pro Minute; beim Kaltumformen
sind es etwa doppelt so viele.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Verfahren zur Herstellung von Kegelzahnrädern
mit einbaufertiger Verzahnung zu schaffen, das
eine deutlich höhere Herstellungsrate und
hierdurch eine Senkung der Herstellungskosten
für entsprechende Kegelzahnräder zuläßt. Dabei
soll die Zahnflankenausformung verglichen mit
bekannten Herstellungsverfahren mindestens die
selbe Qualität aufweisen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese
Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene
Herstellverfahren
und die in Anspruch 7 augsgebene Vorrichtung zur Herstellung von
Kegelzahnrädern gelöst.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden
Erfindung ist somit, daß die Ausformung der
Verzahnung durch Querfließpressen innerhalb
eines mehrstufigen, in einer vertikal schließenden
Mehrstufenpresse durchgeführten Umformverfahrens
erfolgt, wobei das die Verzahnung
ausformende Querfließpressen beginnt, bevor
die Werkzeughälften geschlossen sind. Auf
diese Weise läßt sich die Herstellungsrate
gegenüber bekannten Verfahren bedeutend
steigern. Ermöglicht wird diese Verfahrensführung
dadurch, daß die Oberflächenhärte der
Gesenke mindestens 50 Rockwell beträgt; je
nach Geometrie der Gravur können dabei
insbesondere auch Hartmetallgesenke oder mit
Hartmetall beschichtete Gesenke oder Gesenke
aus keramischen Werkstoffen zum Einsatz
kommen. Eine weitere Grundvoraussetzung ist
die an die Gesenkgeometrie angepaßte Kühlung
der Gesenkgravur zur Sicherstellung eines ausgeglichenen
Temperaturhaushaltes, sowie die
Anbringung und Gestaltung von Gesenkentlüftungen
zur Verbesserung der Verzahnungsfüllung
mit Erniedrigung des Gesenkinnendruckes.
Die Gesenklebensdauer läßt sich
dabei zur Senkung der Herstellkosten der
Kegelzahnräder weiter steigern, indem das der
Ausformung der Verzahnung dienende QuerfließPreßwerkzeug
zur Ausformung eines variablen
Radius von Zahn zur Ferse der Verzahnung ausgebildet
ist. Zu dem gleichen Ergebnis trägt
auch bei, wenn das Querfließ-Preßwerkzeug zur
Ausformung eines oder mehrerer Übergangsradien
zur aktiven Zahnflanke der Verzahnung ausgebildet
ist. Ein weiterer Vorteil, der sich
durch die beiden vorstehend angegebenen Merkmale
ergibt, ist eine Zunahme der Tragfähigkeit
des fertigen Zahnrades.
Als besonders günstig hat sich herausgestellt,
wenn das Querfließpressen zur Ausformung der
Verzahnung nach etwa 75 % der Schließbewegung
der Werkzeughälften beginnt. Bei einer
derartigen Verfahrensführung ergibt sich im
allgemeinen ein Optimalwert aus Zeitersparnis
einerseits und Fertigungsgenauigkeit andererseits.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Bereich
der üblichen Schmiedetemperatur von 1000° -
1250°C, in gleicher Weise bei Raumtemperatur
oder aber im halbwarmen Temperaturbereich (ca.
600°-950°C) durchgeführt werden.
Die Verwendung einer vertikal schließenden
Mehrstufenpresse führt zu einer besonders
großen Bandbreite von möglichen Abfolgen von
Umformstufen. Das erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich somit durch eine besonders hohe
Flexibilität aus und eignet sich auf diese
Weise zur Herstellung von Kegelzahnrädern
unterschiedlichster Gestaltungen. Insbesondere
können nach dem Abscheren des Rohlings und vor
dem Querfließpressen zur Ausformung der Verzahnung
ein oder mehrere Vorformschritte
durchgeführt werden. Vor oder nach dem Querfließpressen
kann das Werkstück darüberhinaus
gelocht werden. Auch ist, bei einer besonders
bevorzugten Weiterbilung des Verfahrens, die
folgende Schrittfolge möglich: Scheren-Vorformen-Napfen-Lochen-Querfließpressen.
Die Zahl
der Verformungsstufen kann bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren in Abhängigkeit von der
geforderten Verzahnungsqualität gewählt
werden. Durch eine entsprechende Anzahl von
Verformungsstufen läßt beispielsweise eine
Verzahnungsqualität von mindestens 9 nach DIN
3965 erreichen.
Bei der zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens verwendeten vertikal schließenden
Mehrstufenpresse ist der Schließspalt am rückseitigen
Werkzeug zweckmäßigerweise derart
gestaltet, daß der durch die sphärische Kalottenform
verursachte horizontale Kraftanteil im
Stempel kompensiert wird. Die Stempelform ist
dabei so ausgebildet, daß die Kante nicht weg-bricht.
Mit anderen Worten, die Dimensionierung
des Stempels ist auf die durch die
sphärische Kalottenform verursachten horizontalen
Kräfte abgestimmt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist das Querfließ-Preßwerkzeug
der vertikal schließenden Mehrstufenpresse
zur Ausformung einer Verzahnung
ausgebildet, deren Fußausrundungsradius vom
Modul abhängt.
Claims (11)
- Verfahren zur Herstellung von Kegelzahnrädern mit einbaufertiger Verzahnung, bei dem die Zahnräder durch eine mehrstufige Umformung in einer vertikal schließenden Mehrstufenpresse geformt werden und bei dem die Ausformung der Verzahnung durch Querfließpressen erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Oberflächenhärte der Gesenke von mindestens 50 Rockwell das der Ausformung der Verzahnung dienende Querfließpressen beginnt, bevor die Werkzeughälften geschlossen sind. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Querfließpressen zur Ausformung der Verzahnung bei etwa 3/4-geschlossenen Werkzeughälften beginnt. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch entsprechende Gestaltung des Schließspalts am rückseitigen Werkzeug der durch die sphärische Kalottenform verursachte horizontale Kraftanteil im Stempel kompensiert wird. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umformung bei kaltem oder halbwarmem Material erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Querfließpressen mindestens ein Vorformschritt vorausgeht. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kegelräder in einer Zwischenstufe gelocht werden. - Vertikal schließende Mehrstufenpresse zur Herstellung von Kegelzahnrädern mit einbaufertiger Verzahnung durch mehrstufige Umformung, wobei die Ausformung der Verzahnung durch Querfließpressen erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gesenke eine Oberflächenhärte von mindestens 50 Rockwell aufweisen und derart gestaltet sind, daß das der Ausformung der Verzahnung dienende Querfließpressen beginnt, bevor die Werkzeughälften geschlossen sind. - Vertikal schließende Mehrstufenpresse gemäß Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Querfließ-Preßwerkzeug zur Ausformung einer Verzahnung, deren Fußausrundungsradius von dem Modul abhängt, ausgebildet ist. - Vertikal schließende Mehrstufenpresse nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Querfließ-Preßwerkzeug zur Ausformung eines variablen Radius von Zahn zur Ferse der Verzahnung ausgebildet ist. - Vertikal schließende Mehrstufenpresse nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Querfließ-Preßwerkzeug zur Ausformung eines oder mehrerer Übergangsradien zur aktiven Zahnflanke der Verzahnung ausgebildet ist. - Vertikal schließende Mehrstufenpresse nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Querfließ-Preßwerkzeug in der Verzahnungsgravur an jeder Zahnform eine oder mehrere Entlüftungsbohrungen aufweist, dergestalt, daß Gase und Kühl-mittelreste entweichen können, aber kein Austritt des Werkstoffes oder eine Abbildung der Entlüftung am Werkstück erfolgt.
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