EP1005932A2 - Method and device for plastically forming a hollow cylinder with internal gear teeth - Google Patents

Method and device for plastically forming a hollow cylinder with internal gear teeth Download PDF

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EP1005932A2
EP1005932A2 EP99106390A EP99106390A EP1005932A2 EP 1005932 A2 EP1005932 A2 EP 1005932A2 EP 99106390 A EP99106390 A EP 99106390A EP 99106390 A EP99106390 A EP 99106390A EP 1005932 A2 EP1005932 A2 EP 1005932A2
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EP
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blank
pin
press
diameter
counter bearing
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EP99106390A
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SMS Eumuco GmbH
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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
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/12—Forming profiles on internal or external surfaces
    • 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 relates to a method and a device for plastic shaping a hollow cylinder with internal teeth in a press die by means of a Ram.
  • an external toothing is used Mandrel guided in a hollow cylinder.
  • a segment ring made up of individual conical elements is placed around this hollow cylinder and subjected to radial pressure.
  • the material is in the external teeth of the Dorns pressed.
  • This method shows the disadvantage that the construction of the Tools is very complicated, especially that of the segment ring.
  • the teeth of the mandrel wear unevenly the mentioned disadvantage of a lack of dimensional accuracy.
  • by the inevitably existing joint between the segments a bulge the outer surface of the hollow ring by pressing the segment ring between determine the individual segments with a complex post-processing of the gear is connected.
  • EP 0 356 118 B1 describes a method for introducing internal teeth in a round hollow body known as a cold forming process. It becomes an annular one Hollow cylinder in a press die, which comprises a form ring, on a dome laid with external teeth. By means of an annular stamp, the Hollow cylinder pressed along the space between the form ring and mandrel.
  • the object of the invention to propose an extrusion method and a device to the non-cutting production of round bodies with large dimensions with a cylindrical To enable internal gearing with the least possible post-processing.
  • a cylindrical blank with a central bore is inserted into the press die, which has an annular casing and a counter bearing includes that the ram, which consists of an upstream pin and a gear cutting tool is placed on the blank, the Gear cutting tool on its outer circumference with the profile of the desired one Internal toothing is provided.
  • the peg whose Diameter the inside diameter of the blank with a slight undersize corresponds to the blank without forming and then the gear cutting tool is pressed into the blank and the pin dips into a deepening of the counter bearing.
  • the material of the blank flows in the opposite direction the direction of pressure, and due to the leading pin, a fluid movement prevented in the cavity of the blank.
  • the pin length is defined so that the pin end to none Time of the pressing process with a range of the blank inside diameter is in contact at which the yield stress of the blank material is reached.
  • the material only flows in material areas above the end of the spigot instead of. This prevents the material from being pushed backwards guaranteed the printing direction. Material is prevented from flowing forward.
  • the spigot length is therefore dependent on the selected pressure and the material properties to determine.
  • the Length does not exceed the height of the blank, must also be guaranteed be that on the inner surface of the blank not supported by the pin the yield stress of the material is not reached.
  • the pin is longer than the height of the blank.
  • the pin preferably consists of wear-resistant steel, in particular it is provided with a surface hardening.
  • the blank to be formed must be a hollow cylinder, for example a ring-rolled stock.
  • the toothing tool has a corresponding one straight tooth profile.
  • the profiled length of the gear cutting tool corresponds approximately to the height of the blank.
  • the press blank can be dimensioned so that it fits into the die with one ring-shaped jacket and a counter bearing or floor can be inserted.
  • the outer diameter of the press blank is dimensioned so that it is smaller is the inside diameter of the die shell.
  • the counter bearing on which the blank comes to rest is preferably as Ejector unit trained.
  • the Press the ram out with a toothing tool and pin from the press die.
  • the now internally toothed round body is moved in the direction of the press ram movable ejector unit, the outer diameter of which approximately Corresponds to the inside diameter of the die, detached from the die jacket and ejected.
  • the ejector unit therefore serves on the one hand as a counter bearing, on the other hand to eject the workpiece.
  • the die jacket surrounding the die receiving ring stripper provided hold the workpiece in position when retracting the punch and thus from Wipe off gear cutting tool.
  • a bore is preferably provided in the counter bearing with an opening in the depression. This serves as a ventilation hole for the outlet of the compressed air. Further it serves as a blow-out option, for cooling and / or lubrication.
  • the left part of the figure shows the pressing device with inserted in the pressing die Workpiece before the forming process.
  • the right part of the figure shows the process of Backward extrusion.
  • a preformed ring is produced as the starting material or blank 8 for example by ring rolling.
  • This ring is in the die inserted.
  • the die essentially consists of an annular jacket 3, which is inserted in a die receiving ring and from a counter bearing 4 or floor.
  • the counter bearing 4 is an ejector unit, in particular an ejector disk, executed. It is through the press table 5 to the loading side movable there.
  • the counter bearing 4 has a cylindrical recess 7 on. The diameter of the recess corresponds at most to the inside diameter of the preformed ring.
  • wipers 9a and b are provided on the upper end face of the die.
  • the press ram 1 which is attached to a press ram 2, acts as a counterpart to die, ejector unit and wipers.
  • the press ram 1 comprises a gear cutting tool 1a with a tooth profile 6 and a pin 1b.
  • the cone is designed as a smooth cylinder.
  • the diameter of the pin corresponds to that Inner diameter of the ring used with a slight undersize and accordingly also the diameter of the cylindrical recess 7 in the ejector unit.
  • the base circle of the profile corresponds to the diameter of the pin.
  • the tip circle of the profile is larger than the inside diameter of the ring. It corresponds the desired maximum inside diameter of the internally toothed ring.
  • the length of the pin 1b corresponds in the embodiment shown to approximately half the blank height. With this pin length, it must be ensured that the yield stress is not reached during the forming process on the inner surface of the blank that is not supported by the pin, ie the free surface A f . In a preferred embodiment, the length of the pin is greater than the height of the ring used.
  • a ventilation hole is located in the counter bearing or ejector unit 4 towards the recess 7 10 provided.
  • the press ram 1 During the downward stroke of the press, the press ram 1 is placed on the workpiece, by immersing the pin 1b into the bore of the blank 8 without forming and then the gear cutting tool 1a on the inside diameter attacks the blank. Only when the profiled part 1a of the press ram is used Ring reached, it is reshaped. When retracting the gear cutting tool 1a is the material of the blank against the printing direction repressed. If the blank outer diameter is smaller than the inner die diameter, the preformed ring widens radially outwards to Wall of the annular die jacket 3. Because further expansion is limited is, the remaining part of the volume in the profiled teeth 6 of the ram 1 ousted. By means of the leading pin 1b there is a flow movement prevented in the cavity of the ring. The peg acts as a barrier and supports a backward flow movement of the material.
  • the end product is a ring with internal teeth. It is through appropriate Choice of the inner diameter of the ring possible that the internal toothing that forms not reached the reason in the tooth profile of the ram. If necessary, a post-processing step can follow.
  • the use of materials in the forming according to the proposed dimension becomes large Method reduced using the proposed device.
  • the steel forming process takes place in a temperature range from 800 to 1100 ° C.
  • the gears formed with the proposed pressing device can be used especially in large construction machines.

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Abstract

Hollow cylinder with inner teeth is plastically formed by a device incorporating a press matrix and press die. The press matrix comprises a counter bearing (4) and ring-shaped cover (3) for accommodating a cylindrical blank (8) with central hole. The press die has a cylindrical pin (1b) and tooth-cutting tool (1a). The diameter of the pin corresponds to the inner diameter of the blank with a slight under-dimension. The tooth-cutting tool on its outer periphery is provided with the profile (6) of the desired inner teeth of the hollow cylinder. The counter bearing (4) has a cavity (7) for accommodation of the pin when the tooth cutting tool is moved completely inwards.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur plastischen Formgebung eines Hohlzylinders mit Innenverzahnung in einer Preßmatrize mittels eines Preßstempels.The invention relates to a method and a device for plastic shaping a hollow cylinder with internal teeth in a press die by means of a Ram.

Bisher wurden große Rundkörper, beispielsweise Zahnräder und Zahnkränze, die einen Innendurchmesser von über 300 bis zu 1500 mm aufweisen, durch mechanische Bearbeitung von abgelängten Rohren oder aus Hülsen, die durch Ringwalzen hergestellt wurden, gefertigt. Da diese Fertigungstechniken aufwendig und teuer sind, bietet sich zur Vereinfachung derartiger Fertigungsprozesse das spanlose Umformen mittels Fließpressen an.So far, large round bodies, such as gears and sprockets, were have an inner diameter of over 300 to 1500 mm, due to mechanical Machining of cut tubes or sleeves by ring rolling were made. Because these manufacturing techniques are complex and are expensive, the non-cutting offers to simplify such manufacturing processes Forming using extrusion.

Es ist bekannt, metallische Rundkörper spanlos in Form eines Fließpreßvorgangs umzuformen. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, daß sich der Werkstoff unter Einwirkung statischer Kräfte bei länger anhaltendem Druck oberhalb seiner Streckgrenze durch plastisches Fließen umformt.It is known to round metal bodies without cutting in the form of an extrusion process to reshape. This takes advantage of the fact that the material is under Exposure to static forces with prolonged pressure above it Yield point formed by plastic flow.

Bei den Verfahren zum Einbringen von Verzahnungen in Rundkörper durch Fließpressen wird grundsätzlich zwischen den Verfahren zum Einbringen einer Außenverzahnung sowie den Verfahren zum Einbringen einer Innenverzahnung unterschieden. Im allgemeinen ist das Warm-Einpressen einer Innenverzahnung problematischer aufgrund eines Schrumpfvorgangs des umgeformten Werkstücks auf den Stempel, was sich nachteilig auf den Auswerfvorgang auswirkt.In the process of inserting gears into round bodies by extrusion is basically between the procedures for inserting an external toothing as well as the procedure for inserting an internal toothing. In general, the hot pressing of an internal toothing is more problematic due to a shrinking process of the formed workpiece the stamp, which adversely affects the ejection process.

Zum Einbringen einer zylindrischen Innenverzahnung sind die nachfolgenden Verfahren bekannt: The following are for inserting cylindrical internal teeth Process known:

Erstens ist das Rückwärts-Fließpressen aus Vollmaterial bekannt. Hierbei wird in eine Matrize ein zylindrischer Vollkörper eingelegt und ein außenverzahnter Stempel mit kleinerem Durchmesser in das Material eingedrückt. Das Material fließt entgegen der Druckrichtung entlang der Verzahnung des Stempels. Dieses Verfahren ist für große zylindrische Rundkörper aufgrund der hohen benötigten Drücke ungeeignet.First, backward extrusion from solid material is known. Here, in a die is inserted into a cylindrical solid body and an externally toothed punch pressed into the material with a smaller diameter. The material flows against the printing direction along the toothing of the stamp. This method is for large cylindrical round bodies due to the high pressures required not suitable.

Zum zweiten ist das Vorwärts-Fließpressen von Hohlmaterial bekannt, wie es beispielsweise in der EP 0 322 770 beschrieben ist. Ein Hohlzylinder wird entlang der Verengung zwischen einem Formring und einem mit einer Außenverzahnung versehenen Dorn gedrückt. Das Abstreifen des Werkstücks vom Stempel wird durch ein Ring-auf-Ring-Pressen erreicht. Wegen der notwendigen Wartezeit, die bis zum Beladen mit dem nächsten Ring entsteht, hat dieses Verfahren sich nur in der Kaltumformung durchgesetzt, weil die Gefahr eines Schrumpfens des Rings auf den Stempel und vor allem der Wärmeübergang auf das Werkzeug geringer ist. Zum Einbringen einer Innenverzahnung in einen Hohlkörper mit großen Abmessungen, welche eine Warmumformung notwendig macht, empfiehlt sich das Verfahren nach der EP 0 322 770 demnach nicht.Secondly, the forward extrusion of hollow material is known, for example is described in EP 0 322 770. A hollow cylinder is along the Narrowing between a molded ring and one with external teeth Thorn pressed. The stripping of the workpiece from the punch is done by reached a ring-on-ring pressing. Because of the necessary waiting time until for loading with the next ring, this method only works in the Cold forming prevailed because of the risk of the ring shrinking the stamp and especially the heat transfer to the tool is lower. For inserting an internal toothing into a hollow body with large dimensions, which makes hot forming necessary, the process is recommended therefore not according to EP 0 322 770.

Des weiteren ist das Stauchen eines Hohlkörpers im Gesenk mit radialem Stofffluß zu einem inneren Dorn bekannt. Hierbei wird ein zylindrischer Hohlkörper in eine Matrize eingelegt und in die Bohrung des Hohlkörpers ein mit einer Außenverzahnung versehener Dorn eingeführt. Durch Aufbringen eines Stempels auf den Hohlkörper wird das Material radial gegen den inneren Dorn gepreßt und mit der gewünschten Innenverzahnung versehen. Dieses Verfahren weist zum einen den Nachteil auf, daß die Formänderung des Rundkörpers über die Höhe relativ ungleichmäßig ist, wobei diese Ungleichmäßigkeit mit steigender Höhe des Ausgangsrohlings zunimmt. Die mit dem Stempel in Kontakt kommende Stirnfläche des Rundkörpers wird stärker umgeformt als die gegenüberliegende Stirnfläche oder die mittlere Zone in Mitte der Gesamthöhe. Die Druckspannungen über die Höhe sind während der Umformung nicht gleichmäßig, weshalb auch das Werkzeug ungleichmäßig verschleißt. Auch bei diesem Verfahren ist für die Warmumformung von Nachteil, daß bei größerer Höhe des Hohlkörpers eine zunehmende Kontaktfläche zum Werkzeug entsteht, wodurch das Aufschrumpfen begünstigt, das Abstreifen jedoch erschwert wird.Furthermore, the upsetting of a hollow body in the die with a radial flow of material known to an inner thorn. Here, a cylindrical hollow body in inserted a die and into the bore of the hollow body with an external toothing provided mandrel inserted. By applying a stamp the hollow body, the material is pressed radially against the inner mandrel and with the desired internal toothing. On the one hand, this method shows the disadvantage that the change in shape of the round body relative to the height is uneven, this unevenness with increasing height of the starting blank increases. The face that comes into contact with the stamp of the round body is deformed more than the opposite end face or the middle zone in the middle of the total height. The compressive stresses over the Height is not even during forming, which is why the tool worn out unevenly. This process is also for hot forming disadvantageous that with increasing height of the hollow body an increasing Contact surface with the tool is created, which promotes shrinking, however, stripping is difficult.

Bei einem vierten bekannten Verfahren wird ein mit einer Außenverzahnung versehener Dorn in einen Hohlzylinder geführt. Ein Segmentring, der aus einzelnen konisch verlaufenden Elementen besteht, wird um diesen Hohlzylinder gelegt und mit radialem Druck beaufschlagt. Das Material wird in die Außenverzahnung des Dorns gedrückt. Dieses Verfahren zeigt zum einen den Nachteil, daß der Bau der Werkzeuge sehr kompliziert ist, insbesondere der des Segmentrings. Des weiteren kommt es zu einem ungleichmäßigen Verschleiß der Zähne des Dorns mit dem genannten Nachteil an fehlender Maßgenauigkeit. Ferner ist durch die zwangsläufig vorhandene Fuge zwischen den Segmenten eine Wulstbildung an der Außenfläche des Hohlringes durch das Aufdrücken des Segmentrings zwischen den einzelnen Segmenten festzustellen, die mit einer aufwendigen Nachbearbeitung des Zahnrades verbunden ist.In a fourth known method, an external toothing is used Mandrel guided in a hollow cylinder. A segment ring made up of individual conical elements, is placed around this hollow cylinder and subjected to radial pressure. The material is in the external teeth of the Dorns pressed. This method shows the disadvantage that the construction of the Tools is very complicated, especially that of the segment ring. Furthermore the teeth of the mandrel wear unevenly the mentioned disadvantage of a lack of dimensional accuracy. Furthermore, by the inevitably existing joint between the segments a bulge the outer surface of the hollow ring by pressing the segment ring between determine the individual segments with a complex post-processing of the gear is connected.

Aus der EP 0 356 118 B1 ist ein Verfahren zum Einbringen einer Innenverzahnung in einen Rundhohlkörper als Kaltumformverfahren bekannt. Es wird ein ringförmiger Hohlzylinder in eine Preßmatrize, die einen Formring umfaßt, auf einen Dom mit Außenverzahnung gelegt. Mittels eines ringförmigen Stempels wird der Hohlzylinder entlang des Zwischenraums zwischen Formring und Dorn gepreßt.EP 0 356 118 B1 describes a method for introducing internal teeth in a round hollow body known as a cold forming process. It becomes an annular one Hollow cylinder in a press die, which comprises a form ring, on a dome laid with external teeth. By means of an annular stamp, the Hollow cylinder pressed along the space between the form ring and mandrel.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fließpreßverfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, um die spanlose Fertigung von Rundkörpern mit großen Abmessungen mit einer zylindrischen Innenverzahnung bei möglichst geringer Nachbearbeitung zu ermöglichen.Based on the prior art mentioned, the object of the invention to propose an extrusion method and a device to the non-cutting production of round bodies with large dimensions with a cylindrical To enable internal gearing with the least possible post-processing.

Diese Aufgabe wird mittels des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen offenbart. This object is achieved by means of the method with the features of claim 1 and the device with the features of claim 2 solved. Beneficial Embodiments are disclosed in the subclaims.

Grundgedanke der Erfindung ist, daß ein zylinderförmiger Rohling mit Zentralbohrung in die Preßmatrize eingelegt wird, die einen ringförmigen Mantel und ein Gegenlager umfaßt, daß der Preßstempel, der aus einem vorgelagerten Zapfen und einem Verzahnungswerkzeug besteht, auf den Rohling aufgesetzt wird, wobei das Verzahnungswerkzeug an seinem Außenumfang mit dem Profil der gewünschten Innenverzahnung versehen ist. Bei dem Verfahren taucht zuerst der Zapfen, dessen Durchmesser dem Innendurchmesser des Rohlings mit geringfügigem Untermaß entspricht, in den Rohling ohne Umformvorgang ein und anschließend wird das Verzahnungswerkzeug in den Rohling eingepreßt, und der Zapfen taucht in eine Vertiefung des Gegenlagers ein. Hierbei fließt das Material des Rohlings entgegen der Druckrichtung, und aufgrund des voreilenden Zapfens wird eine Fließbewegung in den Hohlraum des Rohlings verhindert.The basic idea of the invention is that a cylindrical blank with a central bore is inserted into the press die, which has an annular casing and a counter bearing includes that the ram, which consists of an upstream pin and a gear cutting tool is placed on the blank, the Gear cutting tool on its outer circumference with the profile of the desired one Internal toothing is provided. In the process, the peg, whose Diameter the inside diameter of the blank with a slight undersize corresponds to the blank without forming and then the gear cutting tool is pressed into the blank and the pin dips into a deepening of the counter bearing. The material of the blank flows in the opposite direction the direction of pressure, and due to the leading pin, a fluid movement prevented in the cavity of the blank.

Vorrichtungsgemäß ist die Zapfenlänge so definiert, daß das Zapfenende zu keinem Zeitpunkt des Preßvorgangs mit einem Bereich des Rohlinginnendurchmessers in Berührung ist, an dem die Fließspannung des Rohlingmaterials erreicht ist. Ein Fließen des Materials findet nur in Materialbereichen oberhalb des Zapfenendes statt. Auf diese Weise ist ein Rückwärtsverdrängen des Materials entgegen der Druckrichtung gewährleistet. Ein Vorwärtsfließen von Material wird verhindert.According to the device, the pin length is defined so that the pin end to none Time of the pressing process with a range of the blank inside diameter is in contact at which the yield stress of the blank material is reached. The material only flows in material areas above the end of the spigot instead of. This prevents the material from being pushed backwards guaranteed the printing direction. Material is prevented from flowing forward.

Die Zapfenlänge ist somit in Abhängigkeit von gewähltem Druck und den Materialeigenschaften zu bestimmen. Bei einer Ausführungsform des Zapfens, dessen Länge nicht über die Höhe des Rohlings hinausgeht, muß zusätzlich gewährleistet sein, daß an der nicht durch den Zapfen gestützten Innenoberfläche des Rohlings die Fließspannung des Materials nicht erreicht wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zapfen länger als die Höhe des Rohlings ausgebildet.The spigot length is therefore dependent on the selected pressure and the material properties to determine. In one embodiment of the pin, the Length does not exceed the height of the blank, must also be guaranteed be that on the inner surface of the blank not supported by the pin the yield stress of the material is not reached. In a preferred embodiment the pin is longer than the height of the blank.

Vorzugsweise besteht der Zapfen aus verschleißfestem Stahl, insbesondere ist er mit einer Oberflächenhärtung versehen. The pin preferably consists of wear-resistant steel, in particular it is provided with a surface hardening.

Bei dem umzuformenden Rohling muß es sich um einen Hohlzylinder handeln, beispielsweise ein ringgewalztes Vormaterial. Zur Fertigung von Hohlzylindern mit gerader Innenverzahnung weist das Verzahnungswerkzeug eine entsprechendes gerades Verzahnungsprofil auf. Die profilierte Länge des Verzahnungswerkzeugs entspricht hierbei in etwa der Höhe des Rohlings.The blank to be formed must be a hollow cylinder, for example a ring-rolled stock. For the production of hollow cylinders with straight internal toothing, the toothing tool has a corresponding one straight tooth profile. The profiled length of the gear cutting tool corresponds approximately to the height of the blank.

Der Preßrohling kann so dimensioniert sein, daß er passend in die Matrize mit einem ringförmigen Mantel und einem Gegenlager oder Boden einlegbar ist. Vorzugsweise ist der Außendurchmesser des Preßrohlings so bemessen, daß er kleiner ist als der Innendurchmesser des Matrizenmantels. Bei Druckbeaufschlagung durch den Preßstempel und Einführen des Verzahnungswerkzeugs wird das Material gleichzeitig entgegen der Druckrichtung und radial nach außen in Richtung der Wandung des Matrizenmantels verdrängt. Durch diese Kombination von Rückwärts-Fließpressen und gleichzeitigem Aufweiten des Durchmessers des Ausgangsmaterials wird der Kraftbedarf zu bekannten Preßverfahren reduziert, und somit ist dieses Verfahren insbesondere für Rundkörper großer Dimensionen geeignet.The press blank can be dimensioned so that it fits into the die with one ring-shaped jacket and a counter bearing or floor can be inserted. Preferably the outer diameter of the press blank is dimensioned so that it is smaller is the inside diameter of the die shell. When pressurized through the press ram and insertion of the gear cutting tool, the material at the same time against the pressure direction and radially outwards in the direction of Wall of the die jacket displaced. This combination of backward extrusion and at the same time widening the diameter of the starting material the power requirement is reduced to known pressing methods, and this method is therefore particularly suitable for round bodies of large dimensions.

Das Gegenlager, auf das der Rohling zur Auflage kommt, ist vorzugsweise als Auswerfereinheit ausgebildet. Nach Beendigung des Umformvorgangs wird der Preßstempel mit Verzahnungswerkzeug und Zapfen aus der Preßmatrize herausgefahren. Der nun innenverzahnte Rundkörper wird mittels der in Richtung Pressenstößel verfahrbaren Auswerfereinheit, deren Außendurchmesser in etwa dem Innendurchmesser der Matrize entspricht, von dem Matrizenmantel gelöst und ausgeworfen. Die Auswerfereinheit dient demnach zum einen als Gegenlager, zum anderen zum Auswerfen des Werkstücks.The counter bearing on which the blank comes to rest is preferably as Ejector unit trained. After the forming process is finished, the Press the ram out with a toothing tool and pin from the press die. The now internally toothed round body is moved in the direction of the press ram movable ejector unit, the outer diameter of which approximately Corresponds to the inside diameter of the die, detached from the die jacket and ejected. The ejector unit therefore serves on the one hand as a counter bearing, on the other hand to eject the workpiece.

Zur Unterstützung des Auswerfvorgangs sind an der oberen Stirnfläche des den Matrizenmantel umgebenden Matrizenaufnahmerings Abstreifer vorgesehen, die das Werkstück beim Zurückfahren des Stempels in Position halten und somit vom Verzahnungswerkzeug abstreifen. To support the ejection process are on the upper face of the The die jacket surrounding the die receiving ring stripper provided hold the workpiece in position when retracting the punch and thus from Wipe off gear cutting tool.

Vorzugsweise ist im Gegenlager mit Öffnung in die Vertiefung eine Bohrung vorgesehen. Diese dient als Lüftungsloch zum Auslaß der komprimierten Luft. Ferner dient sie als Ausblasmöglichkeit, zur Kühlung und/oder Schmierung.A bore is preferably provided in the counter bearing with an opening in the depression. This serves as a ventilation hole for the outlet of the compressed air. Further it serves as a blow-out option, for cooling and / or lubrication.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Hierbei zeigt die einzige Figur eine Seitenansicht der vorgeschlagenen Preßvorrichtung.Further details and advantages of the invention emerge from the following Description. Here, the single figure shows a side view of the proposed Pressing device.

Der linke Figurenteil zeigt die Preßvorrichtung mit in die Preßmatrize eingelegtem Werkstück vor dem Umformprozeß. Der rechte Figurenteil zeigt den Vorgang des Rückwärtsfließpressens.The left part of the figure shows the pressing device with inserted in the pressing die Workpiece before the forming process. The right part of the figure shows the process of Backward extrusion.

Als Ausgangsmaterial oder Rohling 8 kommt ein vorgeformter Ring, hergestellt beispielsweise durch Ringwalzen, zum Einsatz. Dieser Ring wird in die Matrize eingelegt. Die Matrize besteht im wesentlichen aus einem ringförmigen Mantel 3, der in einem Matrizenaufnahmering eingesetzt ist sowie aus einem Gegenlager 4 oder Boden. Das Gegenlager 4 ist als Auswerfereinheit, insbesondere als Auswerferscheibe, ausgeführt . Sie ist durch den Pressentisch 5 hindurch zur Beschickungsseite hin verfahrbar. Das Gegenlager 4 weist eine zylinderförmige Vertiefung 7 auf . Der Durchmesser der Vertiefung entspricht maximal dem Innendurchmesser des vorgeformten Rings. An der oberen Stirnfläche der Matrize, hier auf dem Matrizenaufnahmering, sind Abstreifer 9a und b vorgesehen.A preformed ring is produced as the starting material or blank 8 for example by ring rolling. This ring is in the die inserted. The die essentially consists of an annular jacket 3, which is inserted in a die receiving ring and from a counter bearing 4 or floor. The counter bearing 4 is an ejector unit, in particular an ejector disk, executed. It is through the press table 5 to the loading side movable there. The counter bearing 4 has a cylindrical recess 7 on. The diameter of the recess corresponds at most to the inside diameter of the preformed ring. On the upper end face of the die, here on the die receiving ring, wipers 9a and b are provided.

Der Preßstempel 1, der an einem Preßstößel 2 befestigt ist, wirkt als Gegenstück zur Matrize, Auswerfereinheit und Abstreifern. Der Preßstempel 1 umfaßt ein Verzahnungswerkzeug 1a mit einem Zahnprofil 6 sowie einen Zapfen 1b. Der Zapfen ist als glatter Zylinder ausgebildet. Der Durchmesser des Zapfens entspricht dem Innendurchmesser des eingesetzten Rings mit geringfügigem Untermaß und demnach auch dem Durchmesser der zylindrischen Vertiefung 7 in der Auswerfereinheit. Der Fußkreis des Profils entspricht dem Durchmesser des Zapfens. Der Kopfkreis des Profils ist größer als der Innendurchmesser des Rings. Er entspricht dem gewünschten maximalen Innendurchmesser des innenverzahnten Rings. The press ram 1, which is attached to a press ram 2, acts as a counterpart to die, ejector unit and wipers. The press ram 1 comprises a gear cutting tool 1a with a tooth profile 6 and a pin 1b. The cone is designed as a smooth cylinder. The diameter of the pin corresponds to that Inner diameter of the ring used with a slight undersize and accordingly also the diameter of the cylindrical recess 7 in the ejector unit. The base circle of the profile corresponds to the diameter of the pin. The The tip circle of the profile is larger than the inside diameter of the ring. It corresponds the desired maximum inside diameter of the internally toothed ring.

Die Länge des Zapfens 1b entspricht bei der gezeigten Ausführungsform in etwa der Hälfte der Rohlinghöhe. Bei dieser Zapfenlänge muß gewährleistet sein, daß während des Umformvorgangs an der nicht durch den Zapfen gestützten Innenoberfläche des Rohlings, d.h. der freien Fläche Af, die Fließspannung nicht erreicht wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Länge des Zapfens größer als die Höhe des eingesetzten Rings.The length of the pin 1b corresponds in the embodiment shown to approximately half the blank height. With this pin length, it must be ensured that the yield stress is not reached during the forming process on the inner surface of the blank that is not supported by the pin, ie the free surface A f . In a preferred embodiment, the length of the pin is greater than the height of the ring used.

Zu der Vertiefung 7 hin ist im Gegenlager bzw. Auswerfereinheit 4 eine Lüftungsbohrung 10 vorgesehen.A ventilation hole is located in the counter bearing or ejector unit 4 towards the recess 7 10 provided.

Beim Abwärtshub der Presse wird der Preßstempel 1 auf das Werkstück aufgesetzt, indem der Zapfen 1b in die Bohrung des Rohlings 8 ohne Umformung eintaucht und anschließend das Verzahnungswerkzeug 1a am Innendurchmesser des Rohlings angreift. Erst wenn das profilierte Teil 1a des Preßstempels den eingesetzten Ring erreicht, wird dieser umgeformt. Beim Einfahren des Verzahnungswerkzeugs 1a wird das Material des Rohlings entgegen der Druckrichtung verdrängt. Falls der Rohlingaußendurchmesser kleiner ist als der Matrizeninnendurchmesser, weitet sich der vorgeformte Ring radial nach außen auf bis zur Wand des ringförmigen Matrizenmantels 3. Da ein weiteres Aufweiten begrenzt ist, wird der restliche Teil des Volumens in die profilierte Verzahnung 6 des Preßstempels 1 verdrängt. Mittels des voreilenden Zapfens 1b wird eine Fließbewegung in den Hohlraum des Rings verhindert. Der Zapfens wirkt als Barriere und unterstützt eine Rückwärts-Fließbewegung des Materials.During the downward stroke of the press, the press ram 1 is placed on the workpiece, by immersing the pin 1b into the bore of the blank 8 without forming and then the gear cutting tool 1a on the inside diameter attacks the blank. Only when the profiled part 1a of the press ram is used Ring reached, it is reshaped. When retracting the gear cutting tool 1a is the material of the blank against the printing direction repressed. If the blank outer diameter is smaller than the inner die diameter, the preformed ring widens radially outwards to Wall of the annular die jacket 3. Because further expansion is limited is, the remaining part of the volume in the profiled teeth 6 of the ram 1 ousted. By means of the leading pin 1b there is a flow movement prevented in the cavity of the ring. The peg acts as a barrier and supports a backward flow movement of the material.

Endprodukt ist ein Ring mit einer Innenverzahnung. Dabei ist es durch geeignete Wahl des Innendurchmessers des Rings möglich, daß die sich ausbildende Innenverzahnung nicht den Grund im Verzahnungsprofil des Preßstempels erreicht. Falls noch notwendig, kann sich ein Nachbearbeitungsgang anschließen.The end product is a ring with internal teeth. It is through appropriate Choice of the inner diameter of the ring possible that the internal toothing that forms not reached the reason in the tooth profile of the ram. If necessary, a post-processing step can follow.

Im Gegensatz zu der mechanischen Fertigung von innenverzahnten Zahnrädern großer Dimension wird der Materialeinsatz beim Umformen nach dem vorgeschlagenen Verfahren mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung reduziert. Vorzugsweise erfolgt der Umformvorgang bei Stahl in einem Temperaturbereich von 800 bis 1100°C. Die mit der vorgeschlagenen Preßvorrichtung umgeformten Zahnräder können insbesondere bei großen Baumaschinen zum Einsatz kommen.In contrast to the mechanical production of internally toothed gears The use of materials in the forming according to the proposed dimension becomes large Method reduced using the proposed device. Preferably The steel forming process takes place in a temperature range from 800 to 1100 ° C. The gears formed with the proposed pressing device can be used especially in large construction machines.

Claims (7)

Verfahren zur plastischen Formgebung eines Hohlzylinders mit Innenverzahnung in einer Preßmatrize mittels eines Preßstempels,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zylinderförmiger Rohling (8) mit Zentralbohrung in die Preßmatrize eingelegt wird, die einen ringförmigen Mantel (3) und ein Gegenlager (4) umfaßt, daß der Preßstempel (1), der aus einem vorgelagerten Zapfen (1b) und einem Verzahnungswerkzeug (1a), das an seinem Außenumfang mit dem Profil (6) der gewünschten Innenverzahnung versehen ist, besteht, in den Rohling (8) gepreßt wird, wobei zuerst der Zapfen (1b), dessen Durchmesser dem Innendurchmesser des Rohlings mit geringfügigem Untermaß entspricht, in den Rohling ohne Umformvorgang eintaucht, und anschließend das Verzahnungswerkzeug (1a) in den Rohling eingepreßt wird und der Zapfen (1b) in eine Vertiefung (7) des Gegenlagers (4) eintaucht, wobei das Material des Rohlings entgegen der Druckrichtung fließt und aufgrund des voreilenden Zapfens (1b) eine Fließbewegung in den Hohlraum des Rohlings verhindert wird. Process for the plastic shaping of a hollow cylinder with internal teeth in a press die by means of a press ram,
characterized, that a cylindrical blank (8) with a central bore is inserted into the press die, which comprises an annular jacket (3) and a counter bearing (4), that the press ram (1), which consists of an upstream pin (1b) and a toothing tool (1a), which is provided on its outer circumference with the profile (6) of the desired internal toothing, is pressed into the blank (8), the pin (1b), the diameter of which corresponds to the inside diameter of the blank with a slight undersize, is first immersed in the blank without forming, and then the toothing tool (1a) is pressed into the blank and the pin (1b) is inserted into a recess (7) of the counterbearing (4), whereby the material of the blank flows counter to the pressure direction and, due to the leading pin (1b), a flow movement into the cavity of the blank is prevented. Vorrichtung zur plastischen Formgebung eines Hohlzylinders mit Innenverzahnung, umfassend eine Preßmatrize sowie einen Preßstempel,
dadurch gekennzeichnet, daß die Preßmatrize ein Gegenlager (4) sowie einen ringförmigen Mantel (3) umfaßt zur Aufnahme eines zylinderförmigen Rohlings (8) mit Zentralbohrung, daß der Preßstempel (1) einen vorgelagerten zylinderförmigen Zapfen (1b) und ein Verzahnungswerkzeug (1a) umfaßt, wobei der Durchmesser des Zapfens dem Innendurchmesser des Rohlings mit geringfügigem Untermaß entspricht und das Verzahnungswerkzeug (1b) an seinem Außenumfang mit dem Profil (6) der gewünschten Innenverzahnung des Hohlzylinders versehen ist, und daß das Gegenlager (4) eine Vertiefung (7) aufweist zur Aufnahme des Zapfens (1b) bei vollständig eingefahrenem Verzahnungswerkzeug, wobei die Zapfenlänge so definiert ist, daß das Zapfenende zu keinem Zeitpunkt des Preßvorgangs mit einem Bereich des Rohlinginnendurchmessers in Berührung ist, an dem die Fließspannung des Rohlingmaterials bereits erreicht ist. Device for the plastic shaping of a hollow cylinder with internal teeth, comprising a press die and a press punch,
characterized, that the press die comprises a counter bearing (4) and an annular jacket (3) for receiving a cylindrical blank (8) with a central bore, that the press ram (1) comprises an upstream cylindrical pin (1b) and a toothing tool (1a), the diameter of the pin corresponding to the inside diameter of the blank with a slight undersize and the toothing tool (1b) on its outer circumference with the profile (6) desired internal toothing of the hollow cylinder is provided, and that the counter bearing (4) has a recess (7) for receiving the pin (1b) when the gear tool is completely retracted, the pin length being defined such that the pin end is not in contact at any point in the pressing process with a region of the inside diameter of the blank where the yield stress of the blank material has already been reached. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verzahnungswerkzeug (1b) mit einem parallel zu seiner Längsachse verlaufenden Zahnprofil (6) versehen ist und in Form einer Linearbewegung in Relation zur Preßmatrize führbar ist. Device according to claim 2,
characterized, that the toothing tool (1b) is provided with a tooth profile (6) running parallel to its longitudinal axis and can be guided in the form of a linear movement in relation to the press die. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Preßrohlings (8) kleiner ist als der Innendurchmesser des ringförmigen Mantels (3) der Preßmatrize oder annähernd gleich. Device according to claim 2,
characterized, that the outer diameter of the press blank (8) is smaller than the inner diameter of the annular casing (3) of the press die or approximately the same. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenlager (4) als Auswerfereinheit ausgebildet ist und diese in Richtung Beschickungsseite axial verfahrbar ist. Device according to claim 2,
characterized, that the counter bearing (4) is designed as an ejector unit and this can be moved axially in the direction of the loading side. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß an der oberen Stirnfläche der Preßmatrize Abstreifer (9a, 9b) vorgesehen sind. Device according to claim 2,
characterized, that wipers (9a, 9b) are provided on the upper end face of the press die. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß im Gegenlager (4) mit Öffnung in die Vertiefung (7) eine Bohrung (10) vorgesehen ist. Device according to claim 2,
characterized, that a bore (10) is provided in the counter bearing (4) with an opening in the recess (7).
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