DE2711074A1

DE2711074A1 - Verfahren zum herstellen eines reibrades fuer die erzeugung von funken an einem feuerstein

Info

Publication number: DE2711074A1
Application number: DE19772711074
Authority: DE
Inventors: Earl W Brinkman
Original assignee: Dover Corp
Current assignee: Dover Corp
Priority date: 1976-04-08
Filing date: 1977-03-14
Publication date: 1977-10-20
Also published as: FR2347154A1; CA1047237A; CH605001A5; GB1581730A; IN146269B; IT1084837B; AT351903B; JPS52148367A; BE853229A; ATA179377A; ES457366A1; US4027376A; NL7703093A; AU2338077A; NZ183611A; AU507038B2; SE7702402L; BR7702008A

Description

Licht Schmidt Hansmann & Herrmann Patentanwälte

* Lieht. Schmidt. ilurnnrnnn, ΙΙΗΐ ■ ftntfach 701206 · 8000 München 70 *

Dover Corporation 277 Park Avenue New York, New York

Vereinigte Staaten von Amerika

Dipl.-Ing. Martin Licht Dr. Reinhold Schmidt Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

Albert-Roßhaupter-Str. 8000 München 70

Telefon: (089)7603091 Telex: 5 212 284 pets d Telegramme: Lipatli München

Ik. März 1977

ML/Hel

Verfahren zum Herstellen eines Reibrades für die Erzeugung von Funken an einem Feuerstein

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Deutsche Bank München. Kto.-Nr. 82/08050 (BLZ 70070010)

Postscheck München Nr. 163397-802

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen der flächen auf dem Umfang eines Reibrades für die Erzeugung von Funken an einem Feuerstein und bezieht sich auf das nach diesem Verfahren hergestellte Reibrad.

Solche Reibräder haben auf ihrem Umfang gewöhnlich Zähne oder Schneidkanten, die am Feuerstein oder an einem anderen Funken erzeugenden Werkstoff kratzen und dabei Funken erzeugen, mit denen man bei einem Zigarettenanzünder oder dgl« den Brennstoff entflammen kann. Gewöhnlich erfordert die Erzeugung der Reibfläche des Reibrades zwei Vorgänge: Zunächst werden auf der Umfangefläche des Reibrades parallele schraubenförmige Nuten gebildet, die im spitzen Winkel zu den Stirnflächen des Rades verlaufen. Sodann werden in die auf diese Weise gebildeten Zonen der Umfangsflache durch einen Verzahnungsvorgang Zahnlücken herausgearbeitet. Durch diese Zahnlücken wird jede Zone in Zähne unterteilt.

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Bisher war es üblich, diesen zweiten Vorgang entweder mit Hilfe eines meißelartig wirkenden Werkzeugs durchzuführen, der in die Zonen die Zahnlücken hineinschlägt, oder ihn mit Hilfe eines Räumwerkzeugs durchzuführen, das die parallelen,sich quer durch die Zonen hindurch erstreckenden Zahnlücken herausarbeitet, vgl. U.S.-PS 2 455 3^8. Eine weitere bekannte Möglichkeit zum Erzeugen der Zahnlücken in den Zonen bestand darin, diese durch einen Walzvorgang zu erzeugen. Dabei läuft das mit den Nuten versehene Werkzeug zwischen zwei gezahnten Walzen um.

Die Verwendung des meißelartigen Werkzeugs zum Hineinschlagen der Zahnlücken in die genutete Radoberfläche hat den Nachteil, daß sie viel Zeit erfordert und teuer ist, weil zum Herausarbeiten der zahlreichen Zähne an jedem Rad das meißelartige Werkzeug zahlreiche Schläge ausüben muß. Der Vorteil dieses Verfahrens bestand aber darin, daß das meißelartige Werkzeug beim Eindrücken jeder Zahnlücke den Zahn aufrichtet und ihm eine scharfe Kante gibt, die sich in einer solchen Stellung befindet, daß sie in den Feuerstein oder den Funken erzeugenden Werkstoff bei Gebrauch des Reibrades eindringt. Andererseits werden bei dem Räumvorgang sämtliche Zonen in einem einzigen Vorgang verzahnt. Nur hat dieses Verfahren den Nachteil, daß die sich dabei ergebenden Zähne an ihrem Kopf eine in der Ebene der ursprünglichen Zonen liegende Abflachung haben. Damit ein solches Reibrad aber in befriedigender Weise wirkt, kommt es in erheblichem Maße auf die Grate an, die beim Räumverfahren an den Zahnkanten entstehen.

Es hat sich nun herausgestellt, daß man ein wesentlich verbessertes Reibrad erhält, wenn man zum Verzahnen der Zonen der Umfangsflache ein verbessertes Räumverfahren

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verwendet. Vorzugsweise wird hierzu der Radrohling, dessen Umfangsfläche in die diagonal verlaufenden Zonen unterteilt ist, in die Bohrung eines ersten ringförmigen Innenverzahnten Räumwerkzeugs gepreßt, das in die Zonen Zahnlücken einschneidet, die zahlreiche im Abstand voneinander befindliche Zähne bilden. Dann wird das Werkstück einem zweiten Räumvorgang unterworfen, bei welchem Teile der beim ersten Räumen gebildeten Zähne entfernt werden, und während sich das Werkstück noch in der Bohrung des zweiten Räumwerkzeugs befindet, wird das Räumwerkzeug gegenüber dem Werkstück (oder umgekehrt) etwas gedreht. Dadurch werden die Zähne am Werkstück aufgerichtet, so daß ihre scharfen Kanten auswärts gerichtet sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen

Fig. 1-3 drei aufeinanderfolgende Stufen des Verfahrens, das sich mit Hilfe eines Automaten durchführen läßt, der zum Herstellen von Schrauben entwickelt ist, wobei das Werkstück an einer Werkstoffstange erzeugt wird,

Fig. k eine vergrößerte Stirnansicht des halbfertigen Werkstücks mit einer Teilansicht des Räumwerkzeugs, das beim ersten in Fig. 3 gezeigten Räumvorgang verwendet wird und dabei die in ausgezogenen Linien dargestellten Zähne am Werkstück herausarbeitet, und

Fig. 5 eine der Fig. k entsprechende Darstellung des Werkstücks und des zweiten Räumwerkzeugs beim nächsten Verfahrensschritt, wobei in ausgezogenen Linien die Zähne unmittelbar nach Einführen in das zweite Räumwerkzeug und in

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gestrichelten Linien in ihrer endgültigen Gestalt gezeigt sind, in der die Zähne durch eine schwache Drehung des Räumwerkzeugs gegenüber dem in ihm befindlichen Werkstück aufgerichtet worden sind.

Fig. 1 zeigt, wie in einem zum Herstellen von Schrauben bestimmten Automaten mit mehreren Spindeln am Ende einer in bekannter Weise z.B. in die Spindel 11 eingespannten Werkstoffstange das Werkstück W bearbeitet wird. Dieses wird durch einen Drehmeißel 12 abgedreht und dabei durch eine Rolle 13 abgestützt. Außerdem wird das Werkstück mittels eines von der nicht näher dargestellten Werkstückspindel der Maschine getragenen Bohrers 15 mit einer axialen Bohrung Ik versehen.

Beim nächsten, in Fig. 2 gezeigten Verfahrensschritt läuft das Werkstück W zwischen zwei Walzen 16 um, die in die Umfangsflache des Werkstücks W schraubenförmig verlaufende Nuten 17 einwalzen, welche die Umfangsflache des Werkstücks in parallele, schraubenförmig verlaufende Zonen 16 unterteilen.

Beim nächsten in Fig. 3 gezeigten Verfahrensschritt erfolgt ein erster Räumvorgang, bei welchem das Werkstück in Achsenrichtung in die gleichachsige Bohrung eines ersten ringförmigen innenverzahnten Räumwerkzeugs 21 hineingetrieben wird. Dieses Werkzeug ist von einer Führung 20 umgeben. Bei diesem Vorgang werden durch die sich achsparallel erstreckenden Zahnreihen 22 (Fig.4) des Werkzeugs 21 Zahnlücken in die Zonen 18 einge-

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schnitten und dadurch im Abstand voneinander befindliche Zähne gebildet.

Das Räumwerkzeug 21 ist in Fig. 4 im Schnitt teilweise dargestellt. Die Schnittebene verläuft quer zur Werkzeugachse. Die Räumzähne 22 nehmen die Stellung ein, die für den ersten Räumvorgang (Fig. 3) bezeichnend ist. Bei diesem Vorgang wandern die Zähne 22 quer über die Zonen 18 und unterteilen diese in halbfertige Zähne 24, die durch die beim ersten Räumvorgang auf der Umfangefläche des Werkstücks W herausgearbeiteten Zahnlücken 25 voneinander getrennt sind. Diese Zahnlücken 25, die sich quer über die Zonen 18 erstrecken, haben den FuOkre isdurchmesser Dl (Fig. 4). Vor dem ersten Räumvorgang haben die Zonen 18 den Durchmesser D2. Die Verzahnung des Räumwerkzeugs 21 hat einen Fußkreisdurchmesser D3.

Die Köpfe der halbfertigen Zähne 24 (Fig. 4) haben also Außenflächen, die den Flächen der Zonen 18 entsprechen und beim Räumvorgang durch die Werkzeugzähne 22 stehengelassen worden sind. Dementsprechend haben sämtliche Zähne 24 des Werkstücks denselben Kopfkreisdurchmesser D2. Wegen der Form der Zähne 22 des Räumwerkzeuges 21 sind die halbfertigen Zähne 24 im Gegenuhrzeigersinn etwas geneigt, vgl. Fig. 4. Dennoch sind ihre größeren Kopfflächen glatt und fallen mit den Zonen 18 zusammen. In diesem halbfertigen Zustand unterscheidet sich das Werkstück W nur wenig vom Stande der Technik.

Um nun das neue Verfahren zu vervollständigen, wird beim nächsten Verfahrensschritt das halbfertige Werkstück W gemäß Fig. 4 einem zweiten Räumvorgang unterworfen. Bei diesem wird es in Achsenrichtung durch die gleichachsige Bohrung eines zweiten Räumwerkzeuges 31 (Fig.?)

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gepreßt. Das geschieht Im allgemeinen ebenso wie bei dem in Fig« 3 gezeigten Verfahrensschritt, Bei diesem zweiten Räumvorgang schneiden die Zähne 32 des Räumwerkzeuges 31 an den halbfertigen Zähnen 2k des Werkstücks W etwas Werkstoff fort, so daß unmittelbar nach dem Eintritt des Werkstücks in die Bohrung des Werkzeugs 31 die Umfangsflache des Werkstücks mit Zähnen 3k versehen ist, die etwas schlanker gestaltet sind als die halbfertigen Zähne 24. Aber noch immer liegen diese Zähne mit ihren äußeren Enden auf dem Kreis mit dem Durchmesser D2.

Sobald nun das Werkstück W in die Bohrung des Räumwerkzeugs 31 zur Bildung der Zähne 3k hineingepreßt worden ist, wird das Werkzeug 31 mit Bezug auf das Werkstück W in Uhrzeigerrichtung um einen sehr kleinen Winkel von 3-5° gedreht, vgl. Fig. 5. Dadurch werden alle Zähne 3k etwas aufwärts gebogen, so daß sie in ihre in Fig. 5 gestrichelt gezeigte endgültige Lage 36 gelangen. In dieser Lage sind also die scharfen Kanten der Zähne 36 auswärts gerichtet. Wenn das Reibrad mit diesen Kanten am Feuerstein oder dgl. kratzt, dann suchen die Zähne in die Oberfläche des Feuersteins einzudringen und erzeugen daher besonders wirksame Funken, etwa in einem Feuerzeug oder dgl. Bei dieser relativen Drehung zwischen Werkzeug und Werkstück wächst der Außendurchmesser der Zähne 36 des Werkstücks auf den Betrag Ok, ist also etwas größer als der Durchmesser D2 des halbfertigen Werkstücks. Der Durchmesser D2 des Werkstücks kann beispielsweise 6,78 mm betragen. Nach dem zweiten Räumvorgang und dem Aufrichten der Zähne ist dann dieser Außendurchmesser der scharfen Zähne 36 auf 7,11 - 7,13 mm gewachsen, wobei die Zahnteilung ungefähr ii°25· beträgt.

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Nach dem zweiten Räumvorgang und dem relativen Drehen zwischen Werkstück und Werkzeug wird das Werkstück W aus dem Räumwerkzeug 31 herausgezogen und von der Werkstoffstange in bekannter nicht dargestellter Weise abgetrennt und kann dann gehärtet oder einer anderen Wärmebehandlung unterworfen werden, worauf man das fertige Reibrad erhält.

Die Reibräder, die in bekannter Weise mit einem einzigen Räumvorgang hergestellt wurden, arbeiteten nur befriedigend, wenn sich beim Räumvorgang an der Verzahnung Grate bildeten« Bei dem nach dem neuen Verfahren hergestellten Reibrad haben nun sämtliche Zähne am Umfang auswärts gerichtete scharfe Kanten und zeichnen sich daher durch gute Wirkung und lange Lebensdauer aus.

Statt des Automaten, der zum Herstellen von Schrauben entwickelt ist, können auch andere Maschinen verwendet werden. Das Verfahren läßt sich gewünschtonfalls sogar von Hand durchführen. Auch läßt sich das Aufrichten der Zähne statt durch Drehen des Werkstücks dadurch durchführen, daß man das Werkzeug dreht. Unter Umständen läßt sich dieser Verfahrensschritt beim ersten Räumvorgang durchführen. Die den Umfang des Rades in die Zonen 18 unterteilenden Nuten 17 lassen sich auch auf andere Weise bilden, statt durch die Walzen 16, z.B. durch Einschneiden mit einem Gesenk oder durch Verwendung eines Drehmeißels.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

IJ Zum Herstellen eines Reibrades für die Erzeugung von Funken an einem Feuerstein dienendes Verfahren, bei welchem auf dem Umfang eines runden radförmigen Rohlings im Abstand voneinander angeordnete, schraubenförmige Zonen, die sich diagonal zwischen den beiden Stirnseiten des Rohlings erstrecken, hergestellt und der Rohling in Achsenrichtung in die Bohrung eines gleichachsigen, innenverzahnten ringförmigen Räumwerkzeugs gepreßt wird, das durch Einschneiden von Zahnlücken die Zonen in Zähne unterteilt, dadurch gekennzeichnet, daß eine kurze relative Drehung zwischen dem Räumwerkzeug (21) und dem darin befindlichen Werkzeug (W) derart herbeigeführt wird, daß dadurch die Ztlhne {3k) zwischen den Zahnlücken (25) der Zonen (18) aufgerichtet werden«

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück nach dem Räumen der Zahnlücken (25) in die Bohrung eines zweiten ringförmigen innenverzahnten Räumwerkzeugs (3l) gepreßt wird, um Teile der in den Zonen (18) gebildeten Zähne (24) zu entfernen,und daß die kurze relative Drehung zwischen diesem zweiten Fräswerkzeug (3l) und dem darin befindlichen Werkstück (w) herbeigeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung eines sich

zum Herstellen von Schrauben eignenden Automaten mit mindestens einer Werkstückspindel zur Aufnahme einer aus dieser herausragenden Werkstoffstange, an deren Ende der Reibradrohling gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung des Werkstücks in zwei aufeinanderfolgenden Räumvorgängen durchgeführt, bei denen das Werkstück in Achsenrichtung in die Bohrung zweier verschiedener ringförmiger innenverzahnter Räumwerkzeuge (21, 3l) gepreßt wird, die im Abstand voneinander Zahnlücken (25) in den Zonen (18) herausarbeiten und daß nach der kurzen relativen Drehung zwischen Werkstück und Werkzeug zwecks Aufriehtens der Zähne das verzahnte Werkstück von der Werkstoffstange, an der es erzeugt wurde, abge-

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trennt wird.

k, Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Werkstück vor seinem Abtrennen von der Werkstoffstange eine axiale Bohrung (lk) hineingebohrt wird«

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß Nuten (l7), welche die Umfangsflache des Werkstücks in die Zonen (18) unterteilen, durch Umlauf des Werkstücks zwischen zwei Walzen (l6) schraubenförmig in die Umfangsflache des Werkstücks (W) hineingewalzt werden.

6. Reibrad hergestellt nach dem Verfahren eines der Ansprüche i bis 5.

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