DE2034043A1

DE2034043A1 - Vorrichtung zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern

Info

Publication number: DE2034043A1
Application number: DE19702034043
Authority: DE
Inventors: Karl; Lehner Willx; 8500 Nürnberg; Dohmann Fritz Dipl.-Ing. 85IO Fürth Gulden
Original assignee: Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AG, 3000 Hannover
Priority date: 1970-07-09
Filing date: 1970-07-09
Publication date: 1972-01-13
Also published as: AT302780B; NL7100456A; BE761062A; FR2098261B1; US3731516A; SE369382B; FR2098261A1; GB1303568A; CH525739A

Description

Kabel- und M e t a 1 1 w e r k e 3-172

Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft 8. 7. 1970

Vorrichtung zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern aus Metall, beispielsweise aus Stahl, mittels einer die Kegelzahnform enthaltenden Matrize und einem Preßstempel.

Es ist bereits bekannt, Kegelzahnräder durch Warmschmieden eines metallischen Rohteils in einem aus Stempel,Matrize und Gegenstempel aufgebauten Werkzeug herzustellen. Das Rohteilvolumen wird bei diesem Verfahren größer gewählt als das Volumen der auszufüllenden Innenform bzw. des fertig hergestellten Kegelzahnrades. Das überschüssige Werkstoffvolumen soll verhindern, daß die gehärteten Werkzeugteile beim Pressen aufeinanderfahren und beschädigt werden; man wird, es so groß wählen müssen, daß einerseits der Schutz der Werkzeugteile gegen Aufeinanderfahren gewährleistet ist, andererseits der überschüssige Werkstoff, der nach dem Pressen wieder entfernt werden muß, aus wirtschaftlichen Gründen auf ein Minimum beschränkt bleibt.

Bei der Formgebung von Rohteil und Werkzeug zum Pressen der Verzahnung hat man von der Erkenntnis auszugehen, daß die formgebende Matrize sich von kleinen Kegelzahnrad-Durchmesser her füllen muß. Das bedeutet, daß der überschüssige Werkstoff im Bereich des großen Kegelzahnrad-Durchmessers auftritt. Im Werkzeug muß hier einerseits Platz für die Aufnahme dieses Werkstoffvolumens sein, andererseits muß verhindert werden, daß

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der überschüssige Werkstoff vor dem Ausfüllen der Kegelzahnradform an der zylindrischen Matrizenwandung anläuft und das weitere Auspressen der Zahnform verhindert.

Es sind bereits Werkzeugkonstruktionen bekannt, bei denen die Trennfuge zwischen Stempel und Matrize durch die größere Stirnfläche des Kegelzahnrades verläuft. Die Zähne in der Matrize sind vom Pußkreis der Verzahnung ausgehend der Form des Rückenkegels entsprechend freigedreht. Dadurch ragen die Zahnspitzen im Bereich des großen Zahnraddurchmessers frei in den Gesenkinnenraum. Der starre Stempel weist an seiner Arbeitsfläche eine ringförmige Nut auf, die verhindern soll, daß die in den Gesenkinnenraum hinausragenden Zahnspitzen unzulässig hohe Belastungen aufnehmen müssen. Der überschüssige Werkstoff bildet hier einen Wulst auf der großen Stirnfläche des Kegelzahnrades, der durch eine weitere, in die Arbeitsfläche des Preßstempels eingebrachte ringförmige Nut ermöglicht wird. Diese Konstruktion hat erhebliche Nachteile. Der Stempel drückt, obwohl er eine Entlastungsnut besitzt, mit einem relativ hohen Anteil der Gesamtpreßkraft auf die Rückenkegelfläche der Verzahnung und setzt hierdurch die Lebensdauer der Matrize erheblich herab.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von Kegelzahnrädern zu schaffen, die eine größere Lebensdauer der Matrize gewährleistet und sicherstellt, daß das überschüssige Werkstoffvolumen auf ein Minimum beschränkt bleibt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß der Preßstempel aus einem die notwendige Umformkraft auf den Metallrohling übertragenden Innenstempel und einer, den Innenstempel koaxial umgebenden Stempelführung besteht, die axial verschiebbar ist. In

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einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung ist die die .Umformkraft auf das Rohteil übertragende Fläche des Innenstempels kleiner als die große Fußkegelfläche des hergestellten KegelZahnrades. Dadurch ist gewährleistet, daß die Preßkraft nicht auf die Rückenfläche der Verzahnung wirkt und diese während des Vorganges zusätzlich belastet.

Die axial verschiebbare Preßstempelführung setzt vor Preßbeginn auf der Rückenfläche der Verzahnung auf. Hierdurch wird vermieden, daß der Werkstoff unter der Wirkung der über den Innenstempel aufgebrachten Umformkraft Formänderungen in radialer Richtung mitmacht, bevor er den Innenraum der Matrize erreicht. Die Zahnform füllt sich hierdurch vom kleinen Kegelraddurchmesser beginnend kontinuierlich mit Werkstoff. Das Werkstoffvolumen des Rohteils kann durch den Einsatz dieses Werkzeuges derart auf das Volumen der Matrizeninnenform abgestimmt werden, daß theoretisch kein überschüssiger Werkstoff eingesetzt zu werden braucht. In der Praxis wird man jedoch das einzusetzende Werkstoffvolumen geringfügig größer als die Matrizeninnenform wählen, damit fertigungsbedingte Schwankungen des Einsatzgewichtes aufgefangen werden können. Das überschüssige Werkstoffvolumen tritt am Ende des Preßvorganges zwischen Matrize und Preßstempel aus dem Innenraum der Matrize aus und hebt dabei die axial verschiebbare Preßstempelführung geringfügig an. Die Schließkraft auf die Stempelführungshülse ist so groß gewählt, daß diese erst nach dem Ausfüllen der Matrize durch das überschüssige Werkstoffvolumen angehoben wird. ■■.-■-

Die Erfindung ist an Hand der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei ist in der linken Hälfte die Preßstempelstellung

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vor der Umformung, in der rechten Hälfte nach der Umformung dargestellt.

Auf dem Pressentisch 1 ist die Matrize 2 in bekannter Weise befestigt. Zur Umformung des-Rohteils 3 dient ein Preßstempel 4, der von einer Stempelführungshülse 8 umgeben ist, die gegenüber dem Preßstempel 4 axial verschiebbar ist.

Nach dem Einlegen des Rohteils 3 i*i die Matrizenform 7 schließt die Stempelführung 8 vor Preßbeginn den Innenk raum der Matrizenform 7 zur Einlegeseite hin ab» Mit der Arbeitsbewegung des Stempels 4 gegenüber der Matrize 2 wird das Rohteil 3 in die Matrizenform 7 hineingedrückt, die sich von dem kleinen Kegelraddurchmesser ausgehend mit Werkstoff füllt. Das überschüssige Werkstoffvolumen tritt am Ende des Umformvorganges zwischen der Matrizenform und der Stempelführung 8 aus« Hierdurch hebt sich die Stempelführung 8 von ihrer Stellung bei Preßbeginn geringfügig ab und gibt für den aus der Matrizenform .7 austretenden Werkstoff Raum frei. Das fertig geformte Kegelzahnrad 5 wird anschließend mit Hilfe des Auswerfers 6 aus der Matrizeninnenform ausgeworfen-

P In dem Ausführungsbeispiel ist eine Vorrichtung beschrieben, in der die Matrize 2 fest auf den Tisch und der"Preßstempel 4 am Stößel befestigt ist; es kann jedoch auch vorteilhaft sein, den Stempel 4 auf dem Pressent'sch i und die Matrize an dem beweglichen Pressenstößel zu befestigen«. Letztere Anordnung kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn eine Zuführungsvorricfetumg eingesetzt wird, die eine mechanische Halterung des Rollteiles vor Preßbeginn z.B. in der Stempelführungshiilse erfordert. In AbTb. 2"wird gezeigt, wie der Werkzeugaufbau in diesem Fall aussehen könnte.

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Für das Aufbringen der Schließkraft gibt es mehrere Möglichkeiten. Für viele Fälle wird es vorteilhaft sein, die Schließkraft während des Preßvorganges konstant zu halten; in diesem Fall wird man die Schließkraft hydraulisch auf die Stempelführung übertragen. Diese Lösung wird man wählen, wenn man zur Anpassung an unterschiedliche Fertigungsbedingungen eine einstellbare Schließkraft benötigt. In manchen Fällen wird es aber ausreichend sein, die Kraft mit Hilfe mechanischer Federn zu übertragen. Dann verändert sich die Kraft während des Umformvorganges entsprechend der Federcharakteristik.

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Claims

Kabel- und Metal.iwerke 3-172

Gutehoffnungshiitte Aktiengesellschaft 8„ 7« 1970

Patentansjßr ü ehe

/1.)Vorrichtung zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern aus Metallrohlingen, beispielsweise .aus Stahl, mittels einer die Kegelzahnform enthaltenden Matrize und einem Preßstempel, dadurch gekennzeichnet, daß
t der Preßstempel aus einem die notwsndige Umformkraft

auf den Metallrohling übertragenden Innenstempel und einer den InnensteiMpel koaxial umgsbemdem. Stempelführung besteht, die in Achsrichtung des Innenstempelsverschiebbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,

daß die die Umformkraft"auf den Rohling übertragende Fläche des Innensteiapels kleiner ist als die große Fußkegelfläche des hergestellten Kegelzahnrades.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßstempelführung durch eine axial wirkende

W Kraft beaufschlagt wird.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft in ihrer Größe während des Umformvorganges konstant bleibt und vor Beginn des Uniformvorganges einstellbar ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft während des. Umformvorganges veränderlich ist.

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