EP1027179A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines zahnrades - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines zahnrades

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EP1027179A1
EP1027179A1 EP98949823A EP98949823A EP1027179A1 EP 1027179 A1 EP1027179 A1 EP 1027179A1 EP 98949823 A EP98949823 A EP 98949823A EP 98949823 A EP98949823 A EP 98949823A EP 1027179 A1 EP1027179 A1 EP 1027179A1
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EP
European Patent Office
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metal blank
powder metal
toothing
tool
pressing
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EP98949823A
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English (en)
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EP1027179B1 (de
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Christian Sandner
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Miba Sintermetall GmbH
Original Assignee
Miba Sintermetall GmbH
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Publication date
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Publication of EP1027179B1 publication Critical patent/EP1027179B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/08—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of toothed articles, e.g. gear wheels; of cam discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H5/00—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
    • B21H5/02—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls
    • B21H5/022—Finishing gear teeth with cylindrical outline, e.g. burnishing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49462—Gear making
    • Y10T29/49467—Gear shaping
    • Y10T29/49471—Roll forming

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a gearwheel from a powder metal blank pressed and sintered with an oversize in the toothing area, which in the area of the oversize by pressing a counter toothing engaging in the toothing of the powder metal blank at least one circumferential pressing tool around the oversize under one plastic deformation is compressed, and on a device for performing the method.
  • the surface layer in the engagement area of the gearwheel is compressed by means of a pusher tool in the form of at least one gearwheel which engages in the toothing of the Powder metal blank engaging external teeth. Since the driven gear of the pressing tool is pressed against the powder metal blank by a pressing device, the teeth of the powder metal blank are compressed in several revolutions via the counter-toothing of the pressing tool in the engagement area until the target contour of the toothing of the sintered gear is reached. Due to the kinematic conditions, sliding speeds occur between the flanks of the intermeshing teeth of the powder metal blank and the trigger tool during the rolling movement between the toothing of the powder metal blank and the counter toothing of the trigger tool along the line of engagement outside the pitch point.
  • the invention is therefore based on the object to improve a method of the type described with simple means so that the teeth of the powder metal blank can be sufficiently compressed in the engagement area without fear of impairment of the compressed surface, particularly in the area of the tooth tips or tooth bases have to.
  • the invention achieves the stated object in that the counter-toothing, embodied as an internal toothing, of the ring-shaped pressing tool surrounding the powder metal blank is pressed into the toothing of the powder metal blank with the aid of a pressing roller rolling on the outer circumference of the pressing tool.
  • the invention takes advantage of the fact that the sliding speeds between the tooth flanks of the powder metal blank and the pusher tool that occur during tooth meshing are significantly lower with an internal toothing than with tooth meshing between two spur gears.
  • the pressing force required for the compression is applied by a pressure roller, which rolls on the outer circumference of the pressing tool, so that the compression in the engagement area can take place again in several cycles if the compression in one cycle is not sufficient.
  • the possible compression of the teeth of the powder metal blank in the area of the intended allowance depends on the particular material hardening which results from cold deformation of the powder metal blank during a calibration process preceding the compression or during the compression of the tooth surfaces themselves in the area of the allowance.
  • the powder metal blank can be subjected to a heat treatment before compaction or between two compaction processes, in order to correspondingly reduce the resistance to deformation for the subsequent compaction.
  • the harmful effects of the sliding movement of two flanks of intermeshing teeth could be reduced by using a lubricant.
  • the advantages of the lower sliding friction made possible by the use of a lubricant When compacting the tooth surfaces in the engagement area can be exploited without impairing the compression of the tooth surfaces of the powder metal blank by lubricant penetrating into the pores, the powder metal blank can be fully compressed after pre-compression using a lubricant.
  • the pre-compression must be carried out to an extent which results in the surface pores being largely closed, so that penetration of the lubricant into surface pores which is harmful to further compression can be ruled out during the use of lubricant.
  • a device which is provided with a receiving shaft for the powder metal blank, with a pusher tool with counter teeth in the toothing of the powder metal blank and with a pressing device for the pusher tool on the powder metal blank.
  • the pusher tool consisting of an inner ring gear enclosing the powder metal blank is guided between the powder metal blank and a pressure roller of the pressure device which is axially parallel to the powder metal blank.
  • the inner ring of the pusher tool acts as a pressure transmission body between the pressure roller and the powder metal blank, so that the pusher tool is only loaded in the engagement area, which has an advantageous effect on the service life of the pusher tool.
  • the pusher tool enclosing the powder metal blank with play in order to insert the powder metal blank into the pusher tool or to push the pusher tool on to facilitate the powder metal blank.
  • the pressure device has at least two pressure rollers, which are preferably arranged rotationally symmetrically with respect to the receiving shaft of the powder metal blank, at least during one revolution two compression steps are carried out, but only if the internal ring gear of the pressing tool permits a corresponding elastic deformation via the pressure rollers.
  • the rotationally symmetrical arrangement of the pressure rollers avoids the transfer of part of the compression pressure via the bearing of the take-up shaft.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for producing a gearwheel from a pressed and sintered powder metal blank in a schematic side view
  • FIG. 2 shows an embodiment of a device according to the invention modified from FIG. 1, likewise in a schematic side view
  • FIG. 3 shows a gearwheel produced according to FIG. 2 and compressed in the engagement area on the tooth surface before removal from the pressing tool.
  • the powder metal blank 1 to be machined is clamped on a receiving shaft 2 before the pressing tool 3 is pressed onto the powder metal blank 1 with the aid of a pressure roller 4 via a pressure device 5, for example via a hydraulic cylinder 6 which can be subjected to a predetermined pressure becomes.
  • the pusher tool 3 consists of an internal ring gear 7 which forms counter teeth 8 for the teeth 9 of the powder metal blank 1.
  • the pressure roller 4 of the pressing tool 5 rolls on the outer circumference 10 of the internal ring gear 7, the teeth of the counter toothing 8 being pressed into the tooth spaces of the toothing 9 of the powder metal blank 1.
  • the teeth of the powder metal blank 1 were sintered with a corresponding allowance in the flank or foot area, the teeth of the counter toothing 8 of the trigger tool 3, however, for example the nominal dimension of the teeth of the toothing 9 of the finished gear correspond, the tooth flanks or the tooth feet are compressed in the area of the allowance by the pressed teeth of the trigger tool 3 with plastic deformation. The compression takes place gradually because the powder metal blank 1 is driven via the receiving shaft 2, so that the powder metal blank 1 rolls in the counter-toothing 8 of the pressing tool 3, which is guided between the powder metal blank 1 and the pressure roller 4.
  • the sliding speeds between the flanks and counter flanks of the intermeshing toothings 8, 9 in the region of the line of engagement outside the pitch point can be limited to a degree, the cracks or material flaking in the area of the compressed tooth surfaces of the powder metal blank 1, especially since the concave flanks of the counter toothing 8 of the trigger tool 3 result in more favorable conditions with regard to the pressure load on the toothing 9 of the powder metal blank 1 compared to an external toothing.
  • the sliding movement between the tooth flanks of the toothing 9 of the powder metal blank 1 and the counter toothing 8 of the trigger tool 3 depends on the diameter ratio of the pitch circles 11, 12 of the trigger tool 3 and the powder metal blank 1.
  • the number of teeth of the pressing tool 3 and the powder metal blank 1 can be the same, as is shown in FIG. 2 .
  • the pressing tool 3 in the area of a pressure roller 4 is only pressed against the toothing 9 of the powder metal blank 1, the pitch circles 11, 12 essentially coinciding.
  • a play 13 In order to be able to attach the pusher tool 3 to the powder metal blank 1, a play 13 must be present between the teeth 8 and 9, which is overcome when a pressure roller 4 is placed on the internal ring gear 7.
  • a compression of the teeth of the toothing 9 of the powder metal blank 1 in the region of the two pressure rollers 4 is only possible with an elastic deformation of the pressure tool 3, the transverse to the pressure attack of the pressure rollers 4 is expanded with the effect that the game between the teeth 8 and 9 increases with increasing distance from the pressure rollers 4.
  • the surface compression of the toothing 9 of the powder metal blank 1 again takes place in several cycles, the number of which, however, can only be reduced correspondingly in comparison to a compression in the area of a peripheral point. Since the play 13 between the toothing 9 of the powder metal ring 1 and the counter toothing 8 of the pusher tool 3 is increased due to the compression of the tooth flanks or tooth feet, removal of the finished gearwheel from the pusher tool 3 is readily possible.
  • the invention is of course not limited to the exemplary embodiments shown.
  • the compression in the area of the tooth flanks or the tooth feet of the toothing 9 of the powder metal blank could be carried out with the aid of two or more different pusher tools in order to ensure specific compression ratios via the particular configuration of the counter toothing of the individual pusher tools.
  • the powder metal blank could be subjected to an intermediate treatment, for example by blasting, brushing or by heat treatment, which under certain circumstances allows particularly advantageous starting conditions for the subsequent pressing process. After appropriate surface compaction, further compaction can also be carried out using a lubricant.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Zahnrades aus einem mit einem Aufmass im Verzahnungsbereich gepressten und gesinterten Pulvermetallrohling (1) beschrieben, der im Bereich des Aufmasses durch ein Andrücken einer in die Verzahnung (9) des Pulvermetallrohlings (1) eingreifenden Gegenverzahnung (8) wenigstens eines umlaufenden Drückerwerkzeuges (3) um das Aufmass unter einer plastischen Verformung verdichtet wird. Um vorteilhafte Konstruktionsbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die als Innenverzahnung ausgebildete Gegenverzahnung (8) des den Pulvermetallrohling (1) umschliessenden, ringförmigen Drückerwerkzeuges (3) mit Hilfe einer am Aussenumfang (10) des Drückerwerkzeuges (3) abrollenden Druckrolle in die Verzahnung (9) des Pulvermetallrohlings (1) gedrückt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Zahnrades
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Zahnrades aus einem mit einem Aufmaß im Verzahnungsbereich gepreßten und gesinterten Pulvermetallrohling, der im Bereich des Aufmaßes durch ein Andrücken einer in die Verzahnung des Pulvermetallrohlings eingreifenden Gegenver- zahnung wenigstens eines umlaufenden Drückerwerkzeuges um das Aufmaß unter einer plastischen Verformung verdichtet wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus einem Metallpulver gepreßte und gesinterte Zahnräder weisen aufgrund der Porosität des Sinterwerkstoffes eine vergleichsweise niedrige Dauerbiegefestigkeit im Bereich der Zahnfüße und eine geringe Verschleißfestigkeit im Bereich der Zahnflanken auf. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es bekannt (EP 0 552 272 B1), die gesinterten Pulvermetallrohlinge der Zahnräder im Flanken- und im Fußbereich der Zähne zu verdichten, so daß eine weitgehend porenfreie Oberflächenschicht erhalten wird. Diese porenfreie Oberflächenschicht im Eingriffsbereich des Zahnrades bringt eine erhebliche Steigerung der zulässigen Belastbarkeit von gesinterten Zahnrädern mit sich. Die Verdichtung der Ober- flächenschicht im Eingriffsbereich des Zahnrades erfolgt über ein Drückerwerkzeug in Form wenigstens eines Zahnrades, das eine in die Verzahnung des Pulvermetallrohlings eingreifende Außenverzahnung aufweist. Da das angetriebene Zahnrad des Drückerwerkzeuges über eine Andrückeinrichtung gegen den Pulvermetallrohling gedrückt wird, werden die Zähne des Pulvermetallrohlings über die Gegenverzahnung des Drückerwerkzeuges im Eingriffsbereich in mehreren Umläufen verdichtet, bis die Sollkontur der Verzahnung des gesinterten Zahnrades erreicht ist. Aufgrund der kinematischen Verhältnisse treten bei der Abwälzbewegung zwischen der Verzahnung des Pulvermetallrohlings und der Gegenverzahnung des Drückerwerkzeuges entlang der Eingriffslinie außerhalb des Wälzpunktes Gleitgeschwindigkeiten zwischen den Flanken der miteinander kämmenden Zähne des Pulvermetallrohlings und des Drückerwerkzeuges auf. Diese mit zunehmendem Abstand vom Wälzpunkt größer werdende Gleitbewegung führt mit dem für die örtliche Verdichtung erforderlichen Preßdruck auf die Flanken des Pulvermetallrohlings insbesondere im Bereich der Zahnköpfe und der Zahnfüße zu einer Flankenbelastung des Pulvermetall- rohlings, die die Gefahr von Anrissen und Materialabplatzungen im oberflächennahen Bereich der Zahnflanken bzw. der Zahnfüße des Pulvermetallrohlings mit sich bringt. Solche Oberflächenbeeinträchtigungen sind jedoch mit einer erheblichen Verminderung der Belastbarkeit des gesinterten und im Eingriffsbereich an der Oberfläche verdichteten Zahnrades verbunden. Zur Vermeidung der schädli- chen Auswirkungen der Gleitbewegungen zweier Flanken von miteinander kämmenden Zähnen ist es zwar bekannt, ein Schmiermittel zur Verminderung der Gleitreibung einzusetzen, doch verbietet sich der Einsatz von Schmiermitteln bei der Verdichtung gesinterter Pulvermetallrohlinge, weil durch das in die Poren eindringende Schmiermittel die Materialverdichtung beeinträchtigt bzw. verhindert wird.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß die Zähne des Pulvermetallrohlings im Eingriffsbereich ausreichend verdichtet werden können, ohne eine Beeinträchtigung der verdichteten Oberfläche insbesondere im Bereich der Zahnköpfe bzw. der Zahnfüße befürchten zu müssen. Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die als Innenverzahnung ausgebildete Gegenverzahnung des den Pulvermetallrohling umschließenden, ringförmigen Drückerwerkzeuges mit Hilfe einer am Außenumfang des Drückerwerkzeuges abrollenden Andrückrolle in die Verzahnung des Pulvermetall- rohlings gedrückt wird.
Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, daß bei einer innenverzah- nung die beim Zahneingriff auftretenden Gleitgeschwindigkeiten zwischen den Zahnflanken des Pulvermetallrohlings und des Drückerwerkzeuges deutlich geringer ausfallen als beim Zahneingriff zwischen zwei Stirnrädern. Dies bedeutet, daß beim Einsatz eines ringförmigen Drückerwerkzeuges mit einer Innenverzahnung als Gegenverzahnung für den Pulvermetallrohling die Belastung der Zähne des Pulvermetallrohlings trotz der notwendigen Verdichtung im Eingriffsbereich auf ein Maß beschränkt werden kann, das Anrisse und Materialabplat- zungen im Bereich der Zahnköpfe bzw. der Zahnfüße ausschließt. Die für das Verdichten erforderliche Preßkraft wird durch eine Andrückrolle aufgebracht, die am Außenumfang des Drückerwerkzeuges abrollt, so daß die Verdichtung im Eingriffsbereich wieder in mehreren Umläufen erfolgen kann, wenn die Verdichtung in einem Umlauf nicht ausreicht.
Wird für die Innenverzahnung des Drückerwerkzeuges eine größere Zähnezahl als die Zähnezahl der Verzahnung des Pulvermetallrohlings gewählt, so wird die Innenverzahnung des Drückerwerkzeuges während des kontinuierlichen Andrük- kens an die Verzahnung des Pulvermetallrohlings auf dessen Verzahnung abgewälzt, wobei die damit verbundene Gleitbewegung zwischen den aufeinander abwälzenden Flanken umso kleiner wird, je geringer die Differenz der Zähnezahl des Drückerwerkzeuges und des Pulvermetallrohlings ist. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich demnach in diesem Zusammenhang dann, wenn bei gleicher Zähnezahl der Innenverzahnung des Drückerwerkzeuges und der Verzahnung des Pulvermetallrohlings das den Pulvermetallrohling mit Spiel umschließende Drückerwerkzeug ohne Relativdrehung zwischen Drückerwerkzeug und Pulvermetallrohling in Umfangsrichtung fortlaufend an den Pulver- metallrohling angedrückt wird. Ein solches Verdichtungsverfahren setzt allerdings ein fehlerfreies Drückerwerkzeug voraus, weil ein Fehler im Bereich eines Zahnes des Drückerwerkzeuges ohne Ausgleichsmöglichkeit durch den Eingriff anderer Zähne vollständig auf einem Zahn des Pulvermetallrohlings abgebildet wird.
Gleiche Zähnezahl des Drückerwerkzeuges und des Pulvermetallrohlings erlauben trotz der Innenverzahnung die gleichzeitige Verdichtung der Verzahnung des Pulvermetallrohlings an zwei oder mehreren über den Umfang verteilten Stellen, weil das Drückerwerkzeug unter einer elastischen Verformung an zwei oder mehreren Stellen an den Pulvermetallrohling angedrückt werden kann. Zwischen dem Drückerwerkzeug und dem Pulvermetallrohling braucht ja lediglich ein geringfügiges, das Aufschieben des Drückerwerkzeuges auf den Puivermetallrohling ermöglichendes Ausgangsspiel vorgesehen zu werden, das sich mit der fortschreitenden Verdichtung der Zahnoberflächen des Pulvermetallrohlings entsprechend vergrößert.
Die mögliche Verdichtung der Zähne des Pulvermetallrohlings im Bereich des vorgesehenen Aufmaßes hängt von der jeweiligen Materialverfestigung ab, die sich bei einer Kaltverformung des Pulvermetallrohlings während eines dem Verdichten vorausgehenden Kalibriervorganges bzw. während des Verdichtens der Zahnoberflächen selbst im Bereich des Aufmaßes ergibt. Um auch bei schwierigeren Verdichtungsbedingungen eine ausreichende Oberflächenverdichtung erhalten zu können, kann der Puivermetallrohling vor dem Verdichten bzw. zwischen zwei Verdichtungsvorgängen einer Wärmebehandlung unterworfen werden, um den Verformungswiderstand für das nachfolgende Verdichten entsprechend zu verringern.
Wie bereits eingangs erwähnt wurde, könnten die schädlichen Auswirkungen der Gleitbewegung zweier Flanken von miteinander kämmenden Zähnen durch den Einsatz eines Schmiermittels verringert werden. Damit die Vorteile der durch den Einsatz eines Schmiermittels ermöglichten geringeren Gleitreibung beim Verdichten der Zahnoberflächen im Eingriffsbereich ausgenützt werden können, ohne die Verdichtung der Zahnoberflächen des Pulvermetallrohlings durch in die Poren eindringendes Schmiermittel zu beeinträchtigen, kann der Puivermetallrohling nach einer Vorverdichtung unter Einsatz eines Schmier- mittels fertigverdichtet werden. Die Vorverdichtung muß dabei in einem Ausmaß erfolgen, die ein weitgehendes Schließen der Oberflächenporen zur Folge hat, so daß während des Schmiermitteleinsatzes ein für das weitere Verdichten schädliches Eindringen des Schmiermittels in Oberflächenporen ausgeschlossen werden kann.
Zur Durchführung des Verfahrens kann von einer Vorrichtung ausgegangen werden, die mit einer Aufnahmewelle für den Puivermetallrohling, mit einem mit einer Gegenverzahnung in die Verzahnung des Pulvermetallrohlings eingreifenden Drückerwerkzeug und mit einer Andrückeinrichtung für das Drückerwerk- zeug an den Puivermetallrohling versehen ist. Bei einer solchen Vorrichtung wird das aus einem den Puivermetallrohling umschließenden Innenzahnkranz bestehende Drückerwerkzeug zwischen dem Puivermetallrohling und einer zum Puivermetallrohling achsparallelen Andrückrolle der Andrückeinrichtung geführt. Der Innenkranz des Drückerwerkzeuges wirkt als Druckübertragungskörper zwischen der Andrückrolle und dem Puivermetallrohling, so daß das Drückerwerkzeug lediglich im Eingriffsbereich belastet wird, was sich vorteilhaft auf die Standzeit des Drückerwerkzeuges auswirkt.
Wie bereits ausgeführt wurde, ergeben sich besonders vorteilhafte Belastungs- Verhältnisse, wenn der Innenzahnkranz des Drückerwerkzeuges und die Verzahnung des Puivermetallrohlings gleiche Zähnezahl aufweisen, wobei das Drückerwerkzeug den Puivermetallrohling mit Spiel umschließt, um das Einsetzen des Pulvermetallrohlings in das Drückerwerkzeug bzw. das Aufschieben des Drückerwerkzeuges auf den Puivermetallrohling zu erleichtern. Weist bei einer solchen Ausführungsform die Andrückeinrichtung wenigstens zwei vorzugsweise rotationssymmetrisch zur Aufnahmewelle des Pulvermetallrohlings angeordnete Andrückrollen auf, so können während eines Umlaufes wenigstens zwei Verdichtungsschritte vorgenommen werden, allerdings nur dann, wenn der Innenzahnkranz des Drückerwerkzeuges eine entsprechende elastische Verformung über die Andrückrollen zuläßt. Die rotationssymmetrische Anordnung der Andrückrollen vermeidet die Abtragung eines Teiles des Verdichtungs- druckes über die Lagerung der Aufnahmewelle.
Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines Zahnrades aus einem gepreßten und gesinterten Puivermetallrohling in einer schematischen Seitenansicht,
Fig. 2 eine gegenüber der Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenfalls in einer schematischen Seitenansicht und Fig. 3 ein gemäß der Fig. 2 hergestelltes, im Eingriffsbereich an der Zahnoberfläche verdichtetes Zahnrad vor der Entnahme aus dem Drückerwerkzeug.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 wird der zu bearbeitende Puivermetallrohling 1 auf einer Aufnahmewelle 2 aufgespannt, bevor das Drückerwerkzeug 3 mit Hilfe einer Andrückrolle 4 über eine Andrückeinrichtung 5, beispielsweise über einen mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagbaren Hydraulikzylinder 6, an den Puivermetallrohling 1 angedrückt wird. Im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen dieser Art besteht das Drückerwerkzeug 3 aus einem Innenzahnkranz 7 der eine Gegenverzahnung 8 für die Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 bildet. Die Andrückrolle 4 des Drückerwerkzeuges 5 rollt auf dem Außenumfang 10 des Innenzahnkranzes 7 ab, wobei die Zähne der Gegenverzahnung 8 in die Zahnlücken der Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 gedrückt werden. Da die Zähne des Pulvermetallrohlings 1 mit einem entsprechenden Aufmaß im Flanken- bzw. im Fußbereich gesintert wurden, die Zähne der Gegenverzahnung 8 des Drückerwerkzeuges 3 jedoch beispielsweise dem Sollmaß der Zähne der Verzahnung 9 des fertigen Zahnrades entsprechen, werden die Zahnflanken bzw. die Zahnfüße im Bereich des Aufmaßes durch die angepreßten Zähne des Drückerwerkzeuges 3 unter einer plastischen Verformung verdichtet. Die Verdichtung erfolgt dabei schrittweise, weil der Puivermetallrohling 1 über die Aufnahmewelle 2 angetrieben wird, so daß sich der Puivermetallrohling 1 in der Gegenverzahnung 8 des Drückerwerkzeuges 3 abwälzt, das zwischen dem Puivermetallrohling 1 und der Andrückrolle 4 geführt wird. Da die Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 mit einer Gegenverzahnung 8 in Form einer Innenverzahnung zusammenwirkt, können die Gleitgeschwindigkeiten zwischen den Flanken und Gegenflanken der miteinander kämmenden Verzahnungen 8, 9 im Bereich der Eingriffslinie außerhalb des Wälzpunktes auf ein Maß beschränkt werden, das Anrisse bzw. Materialabplatzungen im Bereich der verdichteten Zahnoberflächen des Pulvermetallrohlings 1 ausschließt, zumal sich aufgrund der konkaven Flanken der Gegenverzahnung 8 des Drückerwerkzeuges 3 im Vergleich zu einer Außenver- zahnung als Gegenverzahnung günstigere Verhältnisse hinsichtlich der Druckbelastung der Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 ergeben.
Wie sich aus der Fig. 1 unmittelbar ablesen läßt, hängt die Gleitbewegung zwischen den Zahnflanken der Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 und der Gegenverzahnung 8 des Drückerwerkzeuges 3 vom Durchmesserverhältnis der Wälzkreise 11 , 12 des Drückerwerkzeuges 3 und des Pulvermetallrohlings 1 ab. Je geringer die Durchmesserdifferenz wird, umso günstigere Verdichtungsverhältnisse ergeben sich im Eingriffsbereich der beiden Verzahnungen 8 und 9. Um eine Abwälzbewegung überhaupt ausschließen zu können, kann die Zähnezahl des Drückerwerkzeuges 3 und des Pulvermetallrohlings 1 gleich sein, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist. In diesem Fall wird das Drückerwerkzeug 3 im Bereich einer Andrückrolle 4 lediglich gegen die Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 gedrückt, wobei die Wälzkreise 11 , 12 im wesentlichen zusammenfallen. Um das Drückerwerkzeug 3 auf den Puivermetallrohling 1 aufstecken zu können, muß zwischen den Verzahnungen 8 und 9 ein Spiel 13 vorhanden sein, das beim Anstellen einer Andrückrolle 4 an den Innenzahnkranz 7 überwunden wird. Werden entsprechend der Ausführungsform nach der Fig. 2 nicht nur eine, sondern zumindest zwei einander gegenüberliegende Andrückrollen 4 eingesetzt, so ist ein Verdichten der Zähne der Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 im Bereich der beiden Andrückrollen 4 nur bei einer elastischen Verformung des Drückerwerkzeuges 3 möglich, das quer zum Druckangriff der Andrückrollen 4 mit der Wirkung aufgeweitet wird, daß sich das Spiel zwischen den Verzahnungen 8 und 9 mit zunehmendem Abstand von den Andrückrollen 4 vergrößert. Die Oberflächenverdichtung der Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 erfolgt wiederum in mehreren Umläufen, deren Anzahl jedoch im Vergleich zu einer Verdichtung lediglich im Bereich einer Umfangs- stelle entsprechend verringert werden kann. Da aufgrund der Verdichtung der Zahnflanken bzw. Zahnfüße das Spiel 13 zwischen der Verzahnung 9 des Pulvermetallrohiings 1 und der Gegenverzahnung 8 des Drückerwerkzeuges 3 vergrößert wird, ist eine Entnahme des fertigen Zahnrades aus dem Drückerwerkzeug 3 ohne weiteres möglich.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So könnte die Verdichtung im Bereich der Zahnflanken bzw. der Zahnfüße der Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings mit Hilfe von zwei oder mehreren unterschiedlichen Drückerwerkzeugen vorgenommen werden, um über die jeweils besondere Ausgestaltung der Gegenverzahnung der einzelnen Drückerwerkzeuge bestimmte Verdichtungsverhältnisse sicherzustellen. Außerdem könnte zwischen zwei Verdichtungsschritten der Puivermetallrohling einer Zwischenbehandlung beispielsweise durch ein Strahlen, Bürsten oder durch eine Wärmebehandlung ausgesetzt werden, was unter Umständen besonders vorteilhafte Ausgangsverhältnisse für den jeweils nachfolgenden Drückvorgang erlaubt. Nach einer entsprechenden Oberflächenverdichtung kann die weitere Verdichtung auch unter Einsatz eines Schmiermittels erfolgen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen eines Zahnrades aus einem mit einem Aufmaß im Verzahnungsbereich gepreßten und gesinterten Puivermetallrohling, der im Bereich des Aufmaßes durch ein Andrücken einer in die Verzahnung des Pulvermetallrohlings eingreifenden Gegenverzahnung wenigstens eines um- laufenden Drückerwerkzeuges um das Aufmaß unter einer plastischen Verformung verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die als Innenverzahnung ausgebildete Gegenverzahnung des den Puivermetallrohling umschließenden, ringförmigen Drückerwerkzeuges mit Hilfe einer am Außenumfang des Drückerwerkzeuges abrollenden Andrückrolle in die Verzahnung des Pulvermetall- rohlings gedrückt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Innenverzahnung des Drückerwerkzeuges während des kontinuierlichen Andrückens an die Verzahnung des Pulvermetallrohlings auf dessen Verzahnung abgewälzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß bei gleicher Zähnezahl der Innenverzahnung des Drückerwerkzeuges und der Verzahnung des Pulvermetallrohlings das den Puivermetallrohling mit Spiel umschließende Drückerwerkzeug ohne Relativdrehung zwischen Drückerwerkzeug und Puivermetallrohling in Umfangsrichtung fortlaufend an den Puivermetallrohling angedrückt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drückerwerkzeug unter einer elastischen Verformung an zumindest zwei über den Umfang verteilten Stellen an den Puivermetallrohling angedrückt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Puivermetallrohling vor dem Verdichten bzw. zwischen zwei Verdichtungsvorgängen einer Wärmebehandlung unterworfen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Puivermetallrohling nach einer Vorverdichtung unter Einsatz eines
Schmiermittels verdichtet wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Aufnahmewelle (2) für den Puivermetallrohling (1), einem mit einer Gegenverzahnung in die Verzahnung des Pulvermetallrohlings (1) eingreifenden Drückerwerkzeug (3) und mit einer Andrückeinrichtung (5) für das Drückerwerkzeug (3) an den Puivermetallrohling (1), dadurch gekennzeichnet, daß das Drückerwerkzeug (3) aus einem den Puivermetallrohling (1 ) umschließenden Innenzahnkranz (7) besteht, der zwischen dem Puivermetallrohling (1) und einer zum Puivermetallrohling (1) achsparallelen Andrückrolle (4) der Andrückeinrichtung (5) geführt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzahnkranz (7) des Drückerwerkzeuges (3) und die Verzahnung (9) des Pulver- metallrohlings (1 ) gleiche Zähnezahl aufweisen und daß das Drückerwerkzeug (3) den Puivermetallrohling (1 ) mit Spiel (13) umschließt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückeinrichtung (5) wenigstens zwei vorzugsweise rotationssymmetrisch zur Auf- nahmewelle (2) des Pulvermetallrohlings (1 ) angeordnete Andrückrollen (4) aufweist.
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