EP2131978B1 - Vorrichtung und verfahren zum kalibrieren eines sinterformteils - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum kalibrieren eines sinterformteils Download PDF

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EP2131978B1
EP2131978B1 EP08714302.0A EP08714302A EP2131978B1 EP 2131978 B1 EP2131978 B1 EP 2131978B1 EP 08714302 A EP08714302 A EP 08714302A EP 2131978 B1 EP2131978 B1 EP 2131978B1
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EP
European Patent Office
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die
punch
upper punch
lower punch
moulded part
Prior art date
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EP08714302.0A
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EP2131978A2 (de
Inventor
Franz SCHÖGL
Herbert Schmid
Christian Kronberger
Dietmar Gebhart
Johannes Koller
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Miba Sinter Austria GmbH
Original Assignee
Miba Sinter Austria GmbH
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Publication date
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    • 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
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    • 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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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    • Y10T409/10—Gear cutting
    • Y10T409/109063—Using reciprocating or oscillating cutter
    • Y10T409/109381—Using reciprocating or oscillating cutter including circumferentially disposed cutting edges

Definitions

  • the invention relates to a device for calibrating a sintered molded part with a helical toothing with a Kalibrierwerkmaschine, comprising a lower punch for receiving the sintered molded part with a Unterstempelau typeverzahnung, a vertically movable and axially rotatably supported Oberstempel Oberstempelau presentverzahnung, and an axially rotatably supported die with a Matrizeninnenverzahnung and a
  • a method for calibrating a sintered molded part with a helical toothing with a calibration tool comprising a lower punch with a lower punch external teeth, a vertically movable and axially rotatably supported Oberstempel with Oberstkovau presentverzahnung, and an axially rotatably supported die with a Matrizeninnenverzahnung, after which the sintered molded part placed on the lower punch and is positioned on this, then the upper punch is lowered in the direction of the sintered molded part and thereby the sintered
  • the DE 698 22 572 T2 describes an apparatus for adjusting the size of the tooth profiles of helical gears, comprising: a lower punch, wherein a gear blank having teeth formed thereon is adapted to be placed thereon; an upper punch vertically movable around the gear blank downward and a sizing measure adapted to engage inner peripheral teeth thereof with the gear blank pressed by the upper punch to adjust the tooth profiles of the gear blank in size.
  • the lower punch has a first and a second lower punches, with the second lower punch set up is to carry a gear wheel blank which is placed thereon, in a non-rotatable manner and the first lower punch is axially rotatable about the second lower punch and has outer fringing teeth thereon, wherein the size adjustment dimension is axially rotatable and vertically movable, while their inner peripheral teeth with the outer peripheral teeth of the first lower punch, and wherein the upper punching means is axially rotatable and provided with outer peripheral teeth which engage with inner peripheral teeth of the size-adjusting gauge.
  • this DE-T2 describes a method for adjusting the size of tooth profiles of helical gears after a gear blank having teeth formed thereon is non-rotatably positioned on a lower punch, then the size of the tooth profiles of the gear blank by pressing the gear blank down with an upper one Punching means is set in a size adjustment dimension, while the teeth of the gear blank and outer peripheral teeth of the upper punching means with inner peripheral teeth of the size adjustment scale are engaged and - at the completion of the size setting step - the size setting from the engagement with the upper punching means and the gear blank by turning and lowering the size adjustment scale and Moving the upper punching means is released upward and the gear blank is removed.
  • JP09176701 describes a device for calibrating.
  • the advantage here is that the movement of the tool can be simplified by the only vertical mobility of the lower punch, in which an additional drive device for a rotary movement of the lower punch, as is known from the prior art, can be dispensed with. It is also easier to carry out the storage of the die, since the discharge of the finished calibrated sintered component is carried out by an upward movement of the lower punch. As a result, it is possible to the supply and discharge devices the sintered component to and from the tool easier to do, since the supply of the blank takes place on a plane or at the same height as the discharge of the finished calibrated sintered component. It is thus easier to carry out an automation of the device or the method for calibrating a sintered molded part. In addition, no additional masses must be moved vertically, so that the energy balance of the device turns out cheaper.
  • the die is exclusively rotatably supported, whereby an additional drive means for lowering the die, as known and necessary from the prior art for the demolding of the sintered molded part, can be dispensed with, whereby a further simplification of the device is possible.
  • the upper punch of the calibration tool can be operatively connected to a guide unit, which sets the upper punch during the calibration process of the sintered molding in the die in a rotary motion, whereby a relative movement between the workpiece and the punch during calibration is avoided.
  • the lower punch or the upper punch can form the drive device for the axial rotational movement of the die, which can be dispensed with an additional drive device for this purpose and also the synchronization of the movement of the die with the movement of the lower punch or upper punch is easier to perform.
  • the rotational movement of the die can in this case be carried out by lowering the upper punch or the lower punch as a result of the engagement of the respective outer toothing with the inner toothing of the die.
  • an axial rotation of the upper punch is initiated even before the impact of the upper punch on the sintered molding or the blank, wherein the engagement position of the outer toothing of the upper punch is made in the internal toothing of the die by this rotation. It will be so achieved that the upper punch can be moved from any relative position to the die automatically in the engaged position, so that an additional vote of the movement of the upper punch and this synchronization movement does not have to be made.
  • the upper punch after lowering the sintered molded part on a contact surface of the die together with the lower punch by the upper punch does not rotate axially, so by moving together of the upper punch with the lower punch an entire compression of the sintered compact over its cross section - in axial Direction - is bidirectional, so not only a calibration of the teeth is feasible with the inventive method, but at the same time also the said total compression. It can thus be carried out with a single device, both the calibration and the compression of the sintered preform blank.
  • the Fig. 1 and 2 show a device 1 for calibrating a sintered molded part 2 with a helical toothing 3 with a calibration tool 4
  • Fig. 1 the open position of the device 1, in which the sintered molded part 2 to be machined can be inserted into this device 1, whereas the Fig. 2 is the closed representation of the device 1, in which the sintered molded part 2 is calibrated in the calibration tool 4.
  • This device 1 is intended to calibrate bevel gears 3 on gears, sprockets or the like, that is, to improve the dimensional accuracy of these sintered moldings 2, in particular the helical gears 3, so the accuracy of the teeth.
  • the sintered molded part 2 that is, for example, a gear, produced with an over-height, which may be present in the radial direction and optionally also in the axial direction, so that the sintered molded part 2 can be pressed both axially and radially to the final dimension this sintered molding 2.
  • the device 1 comprises a lower punch receptacle 5 on which columns 6, 7 are supported.
  • the columns 6, 7 serve on the one hand to hold the calibration tool 4 and on the other hand to guide the vertical movement of a punch 8.
  • the columns 6, 7 can also be used to control the movement of the upper punch 8.
  • the columns 6, 7 in this embodiment comprise four upper punch rotating elements 9-12.
  • the maximum vertical movability of the upper punch 8 can be limited via the upper punch rotating element 10.
  • the Oberstempelrotationselement 12 can be additionally used for a vertical support of the upper punch to avoid twisting of the upper punch 8.
  • the lower punch holder 5 forms the control plane.
  • a die holder 13 for a die 14 is supported on these guide columns 6, 6.
  • a lower punch 15 is supported in this embodiment by a lower punch support 16, which is supported on the lower punch holder 5.
  • the upper punch 8, the die 14 and the lower punch 15 form the calibration tool 4th
  • the upper punch 8 is supported vertically displaceable by an upper punch holder 17, this upper punch holder 17 is supported on the Oberstkovrotationselement 11 and during the downward movement of the upper punch 8 on the Oberstkovrotationselement 9 is moved to a stop between this and the Oberstkovrotationselement 10, as is apparent from Fig. 2 is apparent.
  • the upper punch 8 has an upper punch outer toothing 21 at least in an end region 20 pointing to the lower punch 15.
  • the lower punch 15 has a lower punch outer toothing 23 at least in an end region 22 pointing towards the upper punch 8
  • the die 14 has an internal female toothing 24 in the region of a die opening 25, ie on an inner surface of this die opening 25.
  • the Matrizeninnenverzahnung 24 is complementary to the helical teeth 3 of the sintered molded part 2 and further complementary to the upper punch outer teeth 21 of the upper punch 8 and the lower punch outer teeth 23 of the lower punch 15th
  • the sintered molded part 2 is in the illustration after the Fig. 1 and 2 shown as a simple component without any gradations etc. In the context of the invention, however, it is also possible to calibrate the helical toothing 3 of more complex sintered shaped parts 2.
  • the upper punch 8 and the lower punch 15 is integrally formed in the illustrated embodiment, these can also be designed in several parts for processing multi-stage sintered moldings 2 according to the gradation (s), wherein the individual stamp parts in the radial direction can be arranged sleeve-like one above the other, so a Component of the next component encased.
  • the one-piece design of the upper punch 8 and the lower punch 15 is also possible for the production of multi-stage sintered moldings 2, but associated with higher tooling costs.
  • the lower punch 15 comprises a so-called core pin - not shown - which is arranged in the lower punch 15 in the axial direction extending centrally along a central axis, are pushed onto the sintered moldings 2, which have a corresponding recess in the middle, and These sintered moldings 2 are thus positioned over this core pin.
  • the core pin can be integrally formed with the lower punch 15 or form a separate component.
  • the upper punch 8 has a corresponding recess into which the core pin can dip. It can also be arranged several core pins, in the event that sintered moldings 2 are processed with multiple openings in the axial direction. Accordingly, the upper punch 8 may have a plurality of recesses.
  • the core pin (s) is or are in the insertion position for the sintered molded part 2 in the direction of the upper punch 8 via the die 14, so that the sintered molded part 2 can be pushed.
  • the Fig. 2 shows the calibration tool 4 in the closed mold, ie, so that the upper punch 8 rests on the sintered molded part 2 and this sintered molded part 2 is in turn mounted on the lower punch 15.
  • the sintered molded part 2 dips into the die 14, so that the toothing of the sintered molded part 2 comes into contact with the female internal toothing 24 of the female mold 14 and thus the calibration of this helical toothing 3 of the sintered molded part 2 can be performed.
  • this sintered molded part 2 is placed in a first step on the lower punch 15 of the calibration tool 4, as is apparent from Fig. 1 is apparent. Thereafter, by vertical lowering of the upper punch 8, the closing movement is initiated, the upper punch 8 can be placed in a rotational movement before striking the sintered molded part 2, so as to produce the exact relative position of the upper punch outer teeth 21 of the upper punch 8 with the female teeth 24 of the die 14, so that the immersion of the upper punch external teeth 21 of the upper punch 8 in the female die 24 of the die 14 can be easily ensured.
  • the sintered shaped part 2 together with the lower punch 15 are moved together by vertical movement of the upper punch 8 in the calibration position, wherein the lower punch 15 moves further down as well as the upper punch 8 and thus on the one hand, the upper punch outer teeth 21 of the upper punch 8 with the female teeth 24 of the die 14 engages.
  • the die 14 is brought into a horizontal, ie axial, rotational movement by engagement of this lower punch outer toothing 23 with the female die 24 of the die 14. offset, so that the die 14 rotates about the lower punch 15.
  • the drive of the die 14 thus takes place in this embodiment via the lower punch 15, ie its downward movement or its vertical movement.
  • the rotational movement of the upper punch 8 is stopped after the setting of the synchronous position, ie the position in which a trouble engagement of the Oberstempelau typeverzahnung 21 with the Matrizeninnenverzahnung 24 of the die 14, so that this upper punch 8 moves exclusively vertically in this phase of the manufacturing process and thus a compression of the entire sintered molded part 2 is made possible.
  • the die 14 a lowering movement performs when the upper punch 8 and the lower punch 15 are fixed in their relative position to each other to achieve a compaction, however, the embodiment in which the die performs an exclusive rotational movement, is preferred.
  • the embodiments show possible embodiments of the device 1 for calibrating a sintered molded part 2 with a helical toothing 3, it being noted at this point that the invention is not limited to the specifically illustrated embodiments thereof, but rather various combinations of the individual embodiments are possible with each other and this possibility of variation due to the teaching on technical action by objective invention lies in the ability of those skilled in this technical field. So are all conceivable embodiments, which are possible by combinations of individual details of the illustrated and described embodiment variant, includes the scope of protection.
  • the device 1 has been shown partially unevenly and / or enlarged and / or reduced in size.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines Sinterformteils mit einer Schrägverzahnung mit einem Kalibrierwerkzeug, umfassend einen Unterstempel zur Aufnahme des Sinterformteils mit einer Unterstempelaußenverzahnung, einen vertikal bewegbar und axial drehbar gehalterten Oberstempel mit einer Oberstempelaußenverzahnung, und eine axial drehbar gehalterte Matrize mit einer Matrizeninnenverzahnung sowie ein Verfahren zum Kalibrieren eines Sinterformteils mit einer Schrägverzahnung mit einem Kalibrierwerkzeug, umfassend einen Unterstempel mit einer Unterstempelaußenverzahnung, einen vertikal bewegbar und axial drehbar gehalterten Oberstempel mit einer Oberstempelaußenverzahnung, sowie eine axial drehbar gehalterte Matrize mit einer Matrizeninnenverzahnung, nach dem das Sinterformteil auf den Unterstempel aufgelegt und auf diesem positioniert wird, danach der Oberstempel in Richtung auf das Sinterformteil abgesenkt wird und dadurch das Sinterformteil und der Unterstempel in Richtung auf die Matrize abgesenkt werden und damit die Schrägverzahnung des Sinterformteils in die Matrizeninnenverzahnung eingepresst wird.
  • Aus der US 7,025,929 B ist ein Verfahren zum Nachverdichten der Zähne eines Zahnrades mit einer Schrägverzahnung bekannt. Dazu wird dieses nach dem Verdichten des Pulvers und dem anschließenden Sintern mit einem Stempel durch eine Matrize gedrückt, die an der inneren Oberfläche eine zum Zahnrad komplementäre Verzahnung aufweist. Durch dieses Durchdrücken werden die oberflächennahen Bereiche der Verzahnung weiter verdichtet. Das Zahnrad wird ausschließlich durch axiale, schraubenlinienf'örmige Bewegung durch die Matrize bewegt. Die Matrize weist eine Mehrzahl an Teilmatrizen auf, die über Trennscheiben voneinander getrennt
  • Die DE 698 22 572 T2 beschreibt eine Vorrichtung zum Einstellen der Größe der Zahnprofile von Schrägzahnrädern, welche umfasst: einen unteren Stanzer, wobei ein Zahnradrohling mit daran geformten Zähnen dazu eingerichtet ist, an diesem platziert zu werden, ein oberes Stanzmittel, welches vertikal beweglich ist, um den Zahnradrohling nach unten zu pressen und eine Größeneinstellmaßform, welche so eingerichtet ist, dass Innenumfangszähne derselben mit dem von dem oberen Stanzer gepressten Zahnradrohling in Eingriff gelangen, um die Zahnprofile des Zahnradrohlings in ihrer Größe einzustellen. Der untere Stanzer weist einen ersten und einen zweiten unteren Stanzer auf, wobei der zweite untere Stanzer dazu eingerichtet ist, einem besagten Zahnradrohling der darauf platziert ist, in nicht drehbarer Weise zu tragen und der erste untere Stanzer um den zweiten unteren Stanzer axial drehbar ist und Außenmnfangszähne daran aufweist, wobei die Größeneinstellmaßform axial drehbar und vertikal beweglich ist, während ihre Innenumfangszähne mit den Außenumfangszähnen des ersten unteren Stanzers in Eingriff gebracht sind, und wobei das obere Stanzmittel axial drehbar und mit Außenumfangszähnen versehen ist, welche in Eingriff mit Innenumfangszähnen der Größeneinstellmaßform gelangen. Des Weiteren beschreibt diese DE-T2 ein Verfahren zum Einstellen der Größe von Zahnprofilen von Schrägzahnrädern, nachdem ein Zahnradrohling mit daran geformten Zähnen auf einen unteren Stanzer nicht drehbar positioniert wird, danach die Größe der Zahnprofile des Zahnradrohlings durch Pressen des Zahnradrohlings nach unten mit einem oberen Stanzmittel in eine Größeneinstellmaßform eingestellt wird, während die Zähne des Zahnradrohlings und Außenumfangszähne des oberen Stanzmittels mit Innenumfangszähnen der Größeneinstellmaßform in Eingriff sind und - bei Beendigung des Größeneinstellschritts - die Größeneinstellrciaßform aus dem Eingriff mit dem oberen Stanzmittel und dem Zahnradrohling durch Drehen und Absenken der Größeneinstellmaßform und Bewegen des oberen Stanzmittels nach oben gelöst wird und der Zahnradrohling entfernt wird.
  • JP09176701 beschreibt eine Vorrichtung zum kalibrieren.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache Vorrichtung zum Kalibrieren eines Sinterformteils mit einer Schrägverzahnung, sowie ein einfach durchführbares Verfahren anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird jeweils eigenständig dadurch gelöst, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Anspruch 1 der Unterstempel ausschließlich vertikal bewegbar gehaltert ist, und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch, 6 bei dem die Bewegungsrichtung des Unterstempels nach Erreichen einer unteren Endlagenposition umgekehrt wird und das kalibrierte Sinterformteil durch die Vertikalbewegung des Unterstempels nach oben aus dem Eingriff der Matrizeninnenverzahnung der Matrize verbracht wird.
  • Von Vorteil ist dabei, dass durch die ausschließlich vertikale Beweglichkeit des Unterstempels der Bewegungsablauf des Werkzeug vereinfacht werden kann, in dem auf eine zusätzliche Antriebsvorrichtung für eine Drehbewegung des Unterstempels, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, verzichtet werden kann. Es ist auch die Lagerung der Matrize einfacher ausführbar, da der Ausstoß des fertig kalibrierten Sinterbauteils durch eine Aufwärtsbewegung des Unterstempels erfolgt. In der Folge ist es möglich, die Zu- und Abführeinrichtungen des Sinterbauteils zu und vom Werkzeug einfacher auszuführen, da die Zuführung des Rohlings auf einer Ebene bzw. auf derselben Höhe erfolgt, wie die Abführung des fertig kalibrierten Sinterbauteils. Es ist damit eine Automatisierung der Vorrichtung bzw. des Verfahrens zum Kalibrieren eines Sinterformteils einfacher durchführbar. Zudem müssen damit keine zusätzlichen Massen vertikal bewegt werden, sodass die energetische Bilanz der Vorrichtung günstiger ausfällt.
  • Es ist weiters möglich, dass die Matrize ausschließlich drehbar gehaltert ist, wodurch auf eine zusätzliche Antriebseinrichtung zur Absenkung der Matrize, wie sie aus dem Stand der Technik für die Entformung des Sinterformteils bekannt und notwendig ist, verzichtet werden kann, wodurch eine weitere Vereinfachung der Vorrichtung ermöglicht wird.
  • Der Oberstempel des Kalibrierwerkzeuges kann mit einer Führungseinheit wirkungsverbunden sein, die den Oberstempel während des Kalibrierprozesses des Sinterformteils in der Matrize in eine Drehbewegung versetzt, wodurch eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Oberstempel während des Kalibrierens vermieden wird.
  • Es ist weiters möglich, den Oberstempel und/oder den Unterstempel einteilig auszubilden, wodurch wiederum eine weitere Vereinfachung des Kalibrierwerkzeuges erreicht werden kann und somit das Kalibrierwerkzeug auch kostengünstiger ausgeführt werden kann.
  • Der Unterstempel oder der Oberstempel können die Antriebsvorrichtung für die axiale Drehbewegung der Matrize bilden, wodurch auf eine zusätzliche Antriebsvorrichtung hierfür verzichtet werden kann und zudem die Synchronisation der Bewegung der Matrize mit der Bewegung des Unterstempels oder des Oberstempels einfacher durchzuführen ist. Die Drehbewegung der Matrize kann hierbei durch das Absenken des Oberstempels oder des Unterstempels in Folge des Eingriffes der jeweiligen Außenverzahnung mit der Innenverzahnung der Matrize durchgeführt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine axiale Drehung des Oberstempels bereits vor dem Auftreffen des Oberstempels auf das Sinterformteil bzw. den Rohling eingeleitet wird, wobei durch diese Drehung die Eingriffstellung der Außenverzahnung des Oberstempels in die Innenverzahnung der Matrize hergestellt wird. Es wird damit erreicht, dass der Oberstempel aus jeder beliebigen relativen Stellung zur Matrize automatisch in die Eingriffsposition verfahren werden kann, sodass eine zusätzliche Abstimmung der Bewegung des Oberstempels und dieser Synchronisationsbewegung nicht vorgenommen werden muss.
  • Es ist weiters möglich, dass der Oberstempel nach dem Absenken des Sinterformteils auf eine Anlagefläche der Matrize gemeinsam mit dem Unterstempel durch den Oberstempel sich nicht axial dreht, sodass durch das Zusammenfahren des Oberstempels mit dem Unterstempel eine gesamte Verdichtung des Sinterformteils über seinen Querschnitt - in axialer Richtung gesehen - bidirektional erfolgt, also mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur eine Kalibrierung der Verzahnung durchführbar ist, sondern damit gleichzeitig auch die besagte Gesamtverdichtung. Es kann also damit mit einer einzigen Vorrichtung sowohl die Kalibrierung als auch die Verdichtung des Sinterformteilrohlings durchgeführt werden.
  • Wiederum zur Vermeidung einer Relativbewegung zwischen dem Sinterformteil und dem Oberstempel ist es möglich, dass gemäß einer Ausführungsvariante des Verfahrens der Oberstempel während des Kalibrierprozesses des Sinterformteils in der Matrize und synchron zur Drehung der Matrize gedreht wird.
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der offenen Einlegestellung für das Sinterformteil;
    Fig. 2
    die Vorrichtung nach Fig. 1 in der Kalibrierstellung.
  • Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfmdungsgemäße Lösungen darstellen.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung 1 zum Kalibrieren eines Sinterformteils 2 mit einer Schrägverzahnung 3 mit einem Kalibrierwerkzeug 4. Dabei stellt die Fig. 1 die offene Stellung der Vorrichtung 1 dar, in welcher das zu bearbeitende Sinterformteil 2 in diese Vorrichtung 1 eingelegt werden kann, wohingegen die Fig. 2 die geschlossene Darstellung der Vorrichtung 1 ist, in welcher das Sinterformteil 2 im Kalibrierwerkzeug 4 kalibriert wird.
  • Diese Vorrichtung 1 ist dafür vorgesehen, Schrägverzahnungen 3 an Zahnrädern, Kettenrädern oder dergleichen, zu kalibrieren, d.h., die Maßgenauigkeit dieser Sinterformteile 2, insbesondere der Schrägverzahnungen 3, also der Genauigkeit der Zähne, zu verbessern. Dazu wird das Sinterformteil 2, also bspw. ein Zahnrad, mit einer Überhöhe hergestellt, wobei diese Überhöhe in radialer Richtung und gegebenenfalls auch in axialer Richtung vorhanden sein kann, sodass also das Sinterformteil 2 sowohl axial als auch radial verpresst werden kann auf das endgültige Maß dieses Sinterformteils 2.
  • Durch das Kalibrieren wird auch die Oberflächenrauhigkeit des Sinterformteils 2 verringert, wodurch das Verschleißverhalten des Sinterformteils 2 verbessert werden kann.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst eine Unterstempelaufnahme 5 auf der sich Säulen 6, 7 abstützen. Die Säulen 6, 7 dienen einerseits der Halterung des Kalibrierwerkzeuges 4 sowie andererseits der Führung der vertikalen Bewegung eines Oberstempels 8. Weiters können die Säulen 6, 7 auch zur Steuerung der Bewegung des Oberstempels 8 verwendet werden. Dazu umfassen die Säulen 6, 7 bei dieser Ausführungsvariante vier Oberstempelrotationselemente 9.- 12. Über das Oberstempelrotationselement 10 kann dabei die maximale vertikale Verfahrbarkeit des Oberstempels 8 begrenzt sein. Das Oberstempelrotationselement 12 kann zusätzliche für eine vertikale Abstützung des Oberstempels herangezogen werden, um eine Verwindung des Oberstempels 8 zu vermeiden. Die Unterstempelaufnahme 5 bildet dabei die Steuerungsebene.
  • Weiters ist auf diesen Führungssäulen 6, 6 eine Matrizenaufnahme 13 für eine Matrize 14 abgestützt. Ein Unterstempel 15 wird bei dieser Ausführungsvariante von einer Unterstempelabstützung 16 gehaltert, die sich auf der Unterstempelaufnahme 5 abstützt.
  • Der Oberstempel 8, die Matrize 14 sowie der Unterstempel 15 bilden das Kalibrierwerkzeug 4.
  • Der Oberstempel 8 wird von einer Oberstempelaufnahme 17 vertikal verfahrbar gehaltert, wobei diese Oberstempelaufnahme 17 auf dem Oberstempelrotationselement 11 abgestützt ist und während der Abwärtsbewegung des Oberstempels 8 auf das Oberstempelrotationselement 9 bis zu einem Anschlag zwischen diesem und dem Oberstempelrotationselement 10 zu bewegt wird, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.
  • Zwischen dem Oberstempel 8 und der Oberstempelaufnahme 16 ist eine Oberstempelabstützung 18 angeordnet, wobei zumindest teilweise zwischen der Oberstempelaufnahme 16 und der Oberstempelabstützung 18 ein Lager 19 ausgebildet bzw. angeordnet sein kann.
  • In einer Ausführungsvariante hierzu ist es möglich, die Säulen 6, 7 jeweils durch eine einzige durchgehende Säule zu ersetzen, wobei in diesem Falle die Oberstempelaufnahme 16 entlang dieser durchgehenden Säulen vertikal verschiebbar gehaltert ist.
  • Der Oberstempel 8 weist zumindest in einem auf den Unterstempel 15 weisenden Endbereich 20 eine Oberstempelaußenverzahnung 21 auf.
  • Der Unterstempel 15 weist zumindest in einem auf den Oberstempel 8 weisenden Endbereich 22 eine Unterstempelaußenverzahnung 23 auf
  • Die Matrize 14 weist dagegen eine Matrizeninnenverzahnung 24 im Bereich einer Matrizenöffnung 25, d. h. an einer inneren Oberfläche dieser Matrizenöffnung 25, auf. Die Matrizeninnenverzahnung 24 ist komplementär zur Schrägverzahnung 3 des Sinterformteils 2 ausgebildet und weiters komplementär zur Oberstempelaußenverzahnungen 21 des Oberstempels 8 und zur Unterstempelaußenverzahnung 23 des Unterstempels 15.
  • Das Sinterformteil 2 ist bei der Darstellung nach den Fig. 1 und 2 als einfaches Bauteil ohne jegliche Abstufungen etc. dargestellt. Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch möglich die Schrägverzahnung 3 von komplexeren Sinterformteilen 2 zu kalibrieren.
  • Obwohl der Oberstempel 8 als auch der Unterstempel 15 bei der dargestellten Ausführungsvariante einteilig ausgebildet ist, können diese zur Bearbeitung mehrstufiger Sinterformteile 2 auch mehrteilig entsprechend der Abstufung(en) ausgebildet sein, wobei die einzelnen Stempelteile in radialer Richtung hülsenartig übereinander angeordnet werden können, also ein Bauteil des jeweils nächste Bauteil ummantelt. Die einteilige Ausbildung des Oberstempels 8 und des Unterstempels 15 ist allerdings auch für die Herstellung mehrstufiger Sinterformteile 2 möglich, jedoch mit höheren Werkzeugkosten verbunden.
  • Es ist weiters möglich, dass der Unterstempel 15 einen so genannten Kernstift - nicht dargestellt - umfasst, der im Unterstempel 15 in axialer Richtung mittig entlang einer Mittelachse sich erstreckend angeordnet ist, auf den Sinterformteile 2 aufgeschoben werden, die eine entsprechende Ausnehmung mittig aufweisen, und diese Sinterformteile 2 somit über diesen Kernstift positioniert werden. Der Kernstift kann einteilig mit dem Unterstempel 15 ausgebildet sein oder ein gesondertes Bauteil bilden. Im Falle der Anordnung eines Kernstiftes weist der Oberstempel 8 eine entsprechende Ausnehmung auf, in die der Kernstift eintauchen kann. Es können auch mehrere Kernstifte angeordnet werden, für den Fall, dass Sinterformteile 2 mit mehreren Durchbrüchen in axialer Richtung verarbeitet werden. Demgemäß kann auch der Oberstempel 8 mehrere Ausnehmung aufweisen. Der bzw. die Kernstift(e) steht bzw. stehen in der Einlegestellung für das Sinterformteil 2 in Richtung auf den Oberstempel 8 über die Matrize 14 vor, sodass das Sinterformteil 2 aufgeschoben werden kann.
  • Es versteht sich von selbst, dass sich die genaue Ausbildung des Oberstempels 8 und des Unterstempels 15 von der dargestellten Variante in Fig. 1 bzw. Fig. 2 unterscheiden kann, da diese letztendlich an die Geometrie des Sinterformteils 2 angepasst ist.
  • Zum leichteren Einführen des Sinterformteils 2 in die Matrize 14 ist ein Endbereich 26 der Matrize 14, welcher auf den Oberstempel 8 gerichtet ist, konusartig sich nach außen erweiternd ausgebildet, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist.
  • Die Fig. 2 zeigt das Kalibrierwerkzeug 4 in der geschlossenen Form, d. h. also, dass der Oberstempel 8 auf dem Sinterformteil 2 aufliegt und dieses Sinterformteil 2 wiederum auf dem Unterstempel 15 gelagert ist. In der Kalibrierstellung taucht das Sinterformteil 2 in die Matrize 14 ein, sodass die Verzahnung des Sinterformteils 2 mit der Matrizeninnenverzahnung 24 der Matrize 14 in Kontakt kommt und damit die Kalibrierung dieser Schrägverzahnung 3 des Sinterformteils 2 durchgeführt werden kann.
  • Um diese Stellung nach Fig. 2 zu erreichen werden sowohl der Oberstempel 8 als auch der Unterstempel 15 in vertikaler Richtung abgesenkt.
  • Für die Herstellung des Sinterformteils 2, d. h. die Kalibrierung desselben, wird dieses Sinterformteil 2 in einem ersten Schritt auf den Unterstempel 15 des Kalibrierwerkzeuges 4 aufgelegt, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Danach wird durch vertikale Absenkung des Oberstempels 8 die Schließbewegung eingeleitet, wobei der Oberstempel 8 vor dem Auftreffen auf das Sinterformteil 2 in eine Drehbewegung versetzt werden kann, um damit die genaue Relativstellung der Oberstempelaußenverzahnung 21 des Oberstempels 8 mit der Matrizeninnenverzahnung 24 der Matrize 14 herzustellen, sodass das Eintauchen der Oberstempelaußenverzahnung 21 des Oberstempels 8 in die Matrizeninnenverzahnung 24 der Matrize 14 problemlos gewährleistet werden kann.
  • Nachdem der Oberstempel 8 auf das Sinterformteil 2 aufgetroffen ist und somit das Kalibrierwerkzeug 4 geschlossen wird, werden das Sinterformteil 2 mit dem Unterstempel 15 gemeinsam durch Vertikalbewegung des Oberstempels 8 in die Kalibrierstellung bewegt, wobei sich der Unterstempel 15 weiter nach unten bewegt ebenso wie der Oberstempel 8 und damit einerseits die Oberstempelaußenverzahnung 21 des Oberstempels 8 mit der Matrizeninnenverzahnung 24 der Matrize 14 in Eingriff gelangt.
  • Durch die Abwärtsbewegung des Unterstempels 15 wird über dessen Unterstempelaußenverzahnung 23 die Matrize 14 durch den Eingriff dieser Unterstempelaußenverzahnung 23 mit der Matrizeninnenverzahnung 24 der Matrize 14 in eine horizontale, d.h. axiale Drehbewegung, versetzt, sodass also die Matrize 14 um den Unterstempel 15 rotiert. Durch diese Rotationsbewegung ist es möglich, schräg verzahnte Sinterformteile 2 zu kalibrieren. Der Antrieb der Matrize 14 erfolgt also bei dieser Ausführungsvariante über den Unterstempel 15, d. h. dessen Abwärtsbewegung bzw. dessen Vertikalbewegung.
  • Die Drehbewegung des Oberstempels 8 wird nach der Einstellung der Synchronstellung, also jener Stellung bei der ein problemloser Eingriff der Oberstempelaußenverzahnung 21 mit der Matrizeninnenverzahnung 24 der Matrize 14 ermöglicht wird, gestoppt, sodass dieser Oberstempel 8 sich in dieser Phase des Herstellungsverfahrens ausschließlich vertikal bewegt und damit eine Verdichtung des gesamten Sinterformteils 2 ermöglicht wird.
  • Beim eigentlichen Kalibriervorgang der Schrägverzahnung 3 des Sinterformteils 2, wobei angemerkt sei, dass das Kalibrieren durch das Übermaß des Sinterformteils 2 ebenfalls einem Verdichtungsvorgang entspricht - wird der Oberstempel 8 durch eine eigene Führungseinheit wieder in eine Drehbewegung versetzt, sodass also nachdem sich auch das Sinterformteil 2 durch die Abwärtsbewegung des Unterstempels 15 dreht, eine Relativbewegung zwischen den Sinterformteil 2 und dem Oberstempel 8 vermieden wird.
  • Nach Beendigung des Kalibrierprozesses, d. h. wenn der Unterstempel 15 seine untere Endlage erreicht hat, wird die Bewegungsrichtung umgekehrt, wobei die Matrize 14 hinsichtlich ihrer horizontalen Anordnung in der Vorrichtung 1 unverändert bleibt und der Unterstempel 15 vertikal nach oben bewegt, wodurch auch der Oberstempel 8 sich ebenfalls nach oben bewegt. Gegebenenfalls kann diese Aufwärtsbewegung des Oberstempels 8 durch eine zusätzliche Antriebseinrichtung die mit dem Oberstempel 8 wirkungsverbunden ist unterstützt werden, sodass also das Kalibrierwerkzeug 4 sich bereits während des Aufwärtsbewegens öffnet. Durch die Vertikalbewegung nach oben des Unterstempels 15 wird das Sinterformteil 2 aus der Eingriffsstellung, d. h. der Kalibrierstellung, in der Matrize 14, bewegt und von der Matrize 14 freigegeben, wobei sich die Matrize 14 auch beim Aufwärtsbewegen dreht, allerdings in die entgegengesetzte Richtung, und kann nach dem Öffnen des Kalibrierwerkzeuges 4, wobei die Offenstellung der Einlegestellung nach Fig. 1 entsprechen kann, aus dem Eingriff des Unterstempels 15 entnommen und abgenommen werden.
  • In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist es möglich, dass die Matrize 14 eine Absenkbewegung durchführt, wenn der Oberstempel 8 und der Unterstempel 15 in ihrer Relativposition zueinander feststehen, um eine Verdichtung zu erreichen, wobei allerdings die Ausführungsvariante, bei der die Matrize eine ausschließliche Rotationsbewegung durchführt, bevorzugt wird.
  • Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Vorrichtung 1 zur Kalibrierung eines Sinterformteils 2 mit einer Schrägverzahnung 3, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
  • Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis die Vorrichtung 1 teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurde.
  • Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrunde liegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
  • Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1; 2 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
    • Bezugszeichenaufstellung
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Sinterformteil
    3
    Schrägverzahnung
    4
    Kalibrierwerkzeug
    5
    Unterstempelaufnahme
    6
    Säule
    7
    Säule
    8
    Oberstempel
    9
    Oberstempelrotationselement
    10
    Oberstempekotationselement
    11
    Oberstempelrotationselement
    12
    Oberstempelrotationselement
    13
    Matrizenaufnahme
    14
    Matrize
    15
    Unterstempel
    16
    Unterstempelabstützung
    17
    Oberstempelaufnahme
    18
    Oberstempelabstützung
    19
    Lager
    20
    Endbereich
    21
    Oberstempelaußenverzahnung
    22
    Endbereich
    23
    Unterstempelaußenverzahnung
    24
    Matrizeninnenverzahnung
    25
    Matrizenöffnung
    26
    Endbereich

Claims (11)

  1. Vorrichtung (1) zum Kalibrieren eines Sinterformteils (2) mit einer Schrägverzahnung (3) mit einem Kalibrierwerkzeug (4), umfassend einen Unterstempel (15) zur Aufnahme des Sinterformteils (2) mit einer Unterstempelaußenverzahnung (23), einen vertikal bewegbar und axial drehbar gehalterten Oberstempel (8) mit einer Oberstempelaußenverzahnung (21), sowie eine axial drehbar gehalterte Matrize (14) mit einer Matrizeninnenverzahnung (24), wobei die Matrizeninnenverzahnung (24) komplementär zur Schrägverzahnung (3) des Sinterformteils und weiters komplementär zur Oberstempelaußenverzahnung (21) des Oberstempels (8) und zur Unterstempelaußenverzahnung (23) des Unterstempels (15) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterstempel (15) ausschließlich vertikal bewegbar gehaltert ist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (14) ausschließlich drehbar gehaltert ist.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberstempel (8) mit einer Führungseinheit wirkungsverbunden ist, die den Oberstempel (8) während des Kalibrierprozesses des Sinterformteils (2) in der Matrize (14) in eine Drehbewegung versetzt.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberstempel (8) und/oder der Unterstempel (15) einteilig ausgebildet sind.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterstempel (15) oder der Oberstempel (8) die Antriebsvorrichtung für die axiale Drehbewegung der Matrize (14) ist.
  6. Verfahren zum Kalibrieren eines Sinterformteils (2) mit einer Schrägverzahnung (3) mit einem Kalibrierwerkzeug (4), umfassend einen Unterstempel (15) mit einer Unterstempelaußenverzahnung (23), einen vertikal bewegbar und axial drehbar gehalterten Oberstempel (8) mit einer Oberstempelaußenverzahnung (21), sowie eine axial drehbar gehalterte Matrize (14) mit einer Matrizeninnenverzahnung (24), nach dem das Sinterformteil (2) auf den Unterstempel (15) aufgelegt und auf diesem positioniert wird, danach der Oberstempel (8) in Richtung auf das Sinterformteil (2) abgesenkt wird und dadurch das Sinterformteil (2) und der Unterstempel (15) in Richtung auf die Matrize (14) abgesenkt werden und damit die Schrägverzahnung (3) des Sinterformteils (2) in die Matrizeninnenverzahnung (24) eingepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterstempel (15) ausschließlich vertikal bewegt wird und die Bewegungsrichtung des Unterstempels (15) nach Erreichen einer unteren Endlagenposition umgekehrt wird und das kalibrierte Sinterformteil (2) durch die Vertikalbewegung des Unterstempels (15) nach oben aus dem Eingriff der Matrizeninnenverzahnung (24) der Matrize (14) verbracht wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Drehung der Matrize (14) und damit die Kalibrierung des Sinterformteils (2) durch das Absenken des Unterstempels (15) mit dem Sinterformteil (2) eingeleitet werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Drehung der Matrize (14) und damit die Kalibrierung des Sinterformteils (2) durch das Absenken des Oberstempels (8) eingeleitet werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Drehung des Oberstempels (8) bereits vor dem Auftreffen des Oberstempels (8) auf das Sinterformteil (2) eingeleitet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberstempel (8) nach dem Absenken des Sinterformteils (2) auf eine Anlagefläche der Matrize (14) gemeinsam mit dem Unterstempel (15) durch den Oberstempel (8) sich nicht axial dreht und das Sinterformteil (2) dadurch über seinen gesamten Querschnitt in axialer Richtung bidirektional verdichtet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberstempel (15) während des Kalibrierprozesses des Sinterformteils (2) in der Matrize (14) gedreht wird.
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