DE2144006A1 - Verfahren zur spanlosen herstellung von kegelzahnraedern - Google Patents

Verfahren zur spanlosen herstellung von kegelzahnraedern

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Description

Kabel- u η ο Metallwerke 3 216
Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft 31· 8. 1971
Verfahren zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern, die aus einem die Verzahnung tragenden Hohlkegelstutnpfkörper und einem Hohlschaft besteht, der sich an die große Kegelstumpffläche anschließt, bei dem zunächst aus einem Rohling der mit einer Verzahnung versehene Kegelstumpfkörper mit einem sich an die große Kegelstumpffläche anschließenden Schaft durch Kaltumformung erzeugt wird.
Derartige Kegelzahnräder finden beispielsweise Verwendung in der Kraftfahrzeugindustrie als Ausgleichseitenräder in Hinterachsgetrieben. Die Bohrung dient hierbei zur Aufnahme der Hinterachswelle und ist meist mit einer Keilverzahnung versehen.
Für die Herstellung dieser Räder wäre es naheliegend gewesen, zunächst den Grundkörper auf konventionelle Weise durch Kaltumformung herzustellen und dann die Verzahnung in einem abschließenden Arbeitsgang zu pressen.
Dieses dem Stand der Technik entsprechende Fertigungsverfahren könnte beispielsweise von einem zylindrischen Roh-L ing ausgehen, der an einer Seite kegelförmig angestaucht wird land anschließend die Innenbohrung durch Napfpressen und Lochen erhält. Anschließend wäre dann noch die Verzahnung ZTi pressen. Mit einem derartigen Verfahren lassen sich jedoch keine Kegelzahnräder herstellen. Um ein vollständiges Ausfüllen der die Verzahnung tragenden Matrize zu gewährleisten, muß die Matrizenform vom kleinen Kegelzahnrad-
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durchmesser ausgehend mit Werkstoff gefüllt werden. Wenn man diese Forderung bei der Festlegung einer fertigungsgerechten Stadienfolge beachtet, so erkennt man, daß Jie Art und die Reihenfolge der Formänderung, die vom zylindrischen Rohteil bis zum fertigen Kegelzahnrad vorgenommen werden müssen, nicht beliebig sein können. Unter Beachtung dieser Bedingungen gilt für die fertigungsgerechte Gestaltung der Zwischenstadien folgende Richtlinie: Die Zwischenstadie vor der Formung der Verzahnung muß das Ausfüllen der Matrize vom kleinen Kegelzahnraddurchmesser her zulassen, d. h. unter anderem, daß das Rohteil fc noch keine Bohrung besitzen darf. Besitzt der Roh-ling eine Bohrung, fließt der Werkstoff von dem in der Bohrung angeordneten Stempel radial nach außen. Dabei entsteht eine Auswölbung, die bei einem Nachpressen der Verzahnung durch Druck auf den großen Kegelzahnraddurchmesser zu einer Überlappung ausgehend von der Bohrung führt.
Damit die bereits gepreßte Verzahnung in ihrer Maßhaltigkeit erhalten bleibt, dürfen Umformungen, die nach dem Pressen der Verzahnung durchgeführt werden, mit ihrer Materialbewegung den Bereich der Verzahnung nicht erfassen oder beeinträchtigen. Genau das ist aber der Fall, wenn der Hohlschaft durch Rückwärts-Napffließpressen herge " stellt wird, wobei die Verzahnung in einer verzahnten Preß biichse gehalten werden müßte.
Man war deshalb gezwungen, die Bohrung anschließend an die Kaltumformung durch spanende Bearbeitung,beispielsweise durch Bohren,herzustellen. Dieser Arbeitsgang ist verständlicherweise insbesondere bei Zahnrädern mit hohem Schaft sehr langwierig und teuer.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, Kegelzahnräder, die aus einem die Verzahnung tragenden Hohlkegelstumpfkörper und einem Hohl schaft bestehen, wesentlich preiswerter herzustellen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung bei dem eingangs erwähnten Verfahren anschließend an die Kaltumformung das Werkstoffvolumen der axialen Bohrung durch Kaltfließpressen in einen an der kleinen Stirnseite des Kegelstumpfkörpers austretenden Zapfen mit geringerem Durchmesser als die Innenbohrung verdrängt wird.
Der wesentliche Vorteil ist, daß es mit Hilfe der Erfindung gelungen ist, Kegelzahnräder mit Schaft, die eine Innenbohrung aufweisen, spanlos durch Kaltfließpressen herzustellen. Auf das nachfolgende zeitraubende Herstellen der Innenbohrung durch spanende Bearbeitung kann somit verzichtet werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung derartiger Kegelzahnräder, die aus einer die Verzahnung des Kegelstumpfkörpers aufweisenden Matrize und einem Preßstempel besteht. Gemäß der Erfindung weist die Matrize in ihrem Boden eine in Richtung der Stempellängsachse verlaufende Bohrung auf, deren Durchmesser geringer ist als der Stempeldurchmesser. Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, KngelZahnräder mit einer Bohrung in einfacher Weise herzustellen. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß die Bohrung in der Matrize an ihrer dem Preßstempel zugekehrten Seite eine konisch verlaufende Fließpreßschtilter aufweist. Diese konische Fließpreßschulter erhöht die Standzeit der Matrize und verbessert den Fließpreßvorgang.
Dir Erfindung ist an Hand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In der linken Hälfte der Figur ist der Zustand vor Beginn des Lochvorganges, in der rechten Hälfte der Zustand kurz vor der Beendigung des Lochvorganges dargestellt.
Das aus einem Rohling durch Kaltfließpressen hergestellte Vorwerkstück 1 besteht aus einem eine Verzahnung k aufweisenden Kegelstumpfkörper 2 und einen sich an diesen anschließenden Schaft 3· Dieses Vorwerkstück 1 wird in die Matrize 5 eingelegt, die eine der Verzahnung k angepaßte Form aufweist. Eine koaxial zum Preßstempel 6 angeordnete ψ Führungshülse 7 wird sodann auf die Matrize 5 aufgesetzt und umschließt dabei eng den Schaft 3 des Vorwerkstücks und deckt die Öffnung der Matrize 5 ab. Darauf wird der Preßstempel 6 niedergefahren, dessen Durchmesser dem zu erzeugenden Bohrungsdurchmesser des Kegelzahnrades entspricht. Das Materialvolumen der Innenbohrung fließt dabei in eine im Boden der Matrize 5 befindliche Bohrung 8 und erzeugt einen Zapfen 91 der in einem nachfolgenden Arbeitsgang entfernt, wird.
Um den Fließvorgang zu verbessern und um ein Ausbrechen der Kante der Bohrung 8 zu vermeiden, weist die Bohrung 8 eine konische Fließpreßschulter 10 auf. Der Durchmesser der Bohrung 8 ist geringer als der Durchmesser des Preßstempels 6, da sonst das Material nicht fließen sondern ausbrechen würde. Um die Reibung des Zapfens 9 in der Bohrung 8 gering zxi halten, weist die Bohrung 8 eine Erweiterung 11 auf.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es gelungen, anschließend an das Pressen der Zahnform die Bohrung in dem Kegel zahnrad durch Kaltfließpressen zu erzeugen, ohne die Verzahnung zu zerstören.
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Claims (2)

  1. 21U006
    Kabel- und M «- c a* 1 1 \: e r k e 3 216
    Gutehof fnungshii r te Aktiengesellschaft 31. 8. 1971
    Verfahren zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern, die aus einem die Verzahnung tragenden Hohlkegelstumpfkörper und einem Hohlschaft bestehen, der sich an die große Kejrel stumpf fläche anschließt, bei dem zunächst aus einem Hohl ing der mit piner Verzahnung versehene, Kegelstumpfkörper mit einem sich an die große Kegelstumpffläche anschließenden Schaft durch Kaltumformung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Kaltumf ormuncr das Werkstoff volumen der axialen Bohrung durch Kaltfließpressen in einen an der kleinen Stirnseite des Kegel stumpfkörpers (2) austretenden Zapfen (9) mit geringerem Durchmesser als die Innenbohrung verdrängt wird.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer die Verzahnung des Kegel stumpfkörpers aufweisenden Matrize und einem Preßstempel, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (5) in ihrem Boden eine in Richtung der Stempellängsachse verlaufende Bohrung (8) aufweist, deren Durchmesser geringer ist als der Stempeldurchmesser.
    3- Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizenbohrun<r (8) an ihrer dem Preßstempel (6) zugekehrtenSeite eine konisch verlaufende Fließpreßschulter (lO) aufweist.
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