DE3915969A1 - Verfahren und vorrichtung zum schmieden von schraegverzahnten zahnraedern - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum schmieden von schraegverzahnten zahnraedernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich
tung zum Schmieden von Zahnrädern entsprechend dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 2.
Bei einem aus DE 36 14 619 C1 bekannten Verfahren zur
Herstellung von Zahnrädern wird ein Rohling in eine
innenverzahnte Preßmatrize eingesetzt. In die Preß
matrize wird ein mit einer Außenverzahnung versehener
Preßstempel eingeführt. Dabei bewirkt die Stirnfläche
des Preßstempels zusammen mit einem von ihr abstehenden
Steuerdorn, daß das Material in die Lücken der Ver
zahnungsgravur der Preßmatrize eindringt. Der Preß
vorgang besteht dabei aus einer Linearbewegung des
Preßstempels relativ zu der Preßmatrize. Auf diese
Weise können geradverzahnte Zahnräder in einem einzigen
Arbeitsgang hergestellt werden, wobei der Steuerdorn im
fertigen Zahnrad ein Mittelloch erzeugt. Die Her
stellung schrägverzahnter Zahnräder ist mit dem be
kannten Verfahren nicht möglich.
DE 35 33 426 A1 beschreibt ein Verfahren zur Her
stellung von Zahnrädern, bei dem zwei Preßstempel
gleichzeitig von entgegengesetzten Seiten her in die
Preßmatrize eindringen, welche in frei schwebendem Zu
stand gehalten wird. Auch mit diesem Verfahren ist das
Schmieden schrägverzahnter Zahnräder nicht möglich.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen
Art im Hinblick auf die Herstellung schrägverzahnter
Zahnräder weiterzubilden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden schräg
verzahnte Zylinderräder in einem einzigen Arbeitsgang
aus einem Rohling hergestellt, indem eine Preßmatrize
mit schräger Innenverzahnung und mindestens ein Preß
stempel mit schräger Außenverzahnung derart ineinander
gedreht werden, daß ihre Verzahnungen ineinandergreifen
und der Hohlraum der Preßmatrize von dem Preßstempel
und seiner Außenverzahnung vollständig ausgefüllt wird.
Bei dem Preß- oder Schmiedevorgang erfolgt nicht ledig
lich eine Axialbewegung des Preßstempels in Bezug auf
die Preßmatrize, sondern gleichzeitig wird eine Dreh
bewegung durchgeführt, welche auf die Linearbewegung
entsprechend der Steigung der Verzahnungsgravuren ab
gestimmt ist. Der Preßbewegung wird also eine Dreh
bewegung zwischen Stempel und Matrize überlagert.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Kurven
getriebe vorgesehen, das die Relativdrehung zwischen
Preßstempel und Preßmatrize in Abhängigkeit vom
linearen Verschiebungsweg steuert. Ein solches Kurven
getriebe kann beispielsweise aus einer Nockensteuerung
oder einem Gewindetrieb bestehen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden zwei
Preßstempel von entgegengesetzten Seiten her in eine
schwimmend gehaltene Preßmatrize eingeführt, wobei
jeder der beiden Preßstempel durch ein Kurvengetriebe
entsprechend seiner axialen Position innerhalb der
Preßmatrize gedreht wird. Der eine Preßstempel ist an
dem festen Pressentisch abgestützt, während der andere
Preßstempel an dem Pressenstößel abgestützt ist. Beide
Preßstempel sind relativ zu dem jeweils abstützenden
Organ frei drehbar, während die Preßmatrize unverdreh
bar linear verschiebbar geführt ist. Diese Ausbildung
hat den Vorteil, daß eine einfache Presse mit nur einem
einzigen axial bewegten Pressenstößel benutzt werden
kann und daß nicht zwei Stößelbewegungen aufeinander
abgestimmt werden müssen. Die Eindringbewegung des
axial unbeweglichen Preßstempels erfolgt durch eine
Axialbewegung der Preßmatrize infolge der Wandreibung
des umgeformten Werkstoffes. Der Preßvorgang kann durch
schnelle Stößelbewegung in einem stoßartig ablaufenden
Verformungsprozeß durchgeführt werden. Doppelt wirkende
Pressen sind dagegen relativ langsam und ermöglichen
eine derartig kurze Stoßverformung nicht.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeich
nungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher er
läutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine
erste Ausführungsform der Vorrichtung und
Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine
zweite Ausführungsform der Vorrichtung.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird eine
Presse benutzt, die insgesamt nicht dargestellt ist.
Von der Presse sind nur der Pressentisch 10 und der
linear bewegbare Pressenstößel 11 abgebildet. Der
ortsfeste Pressentisch 10 trägt einen Lagerkörper 12,
an dem ein Block 13 mit einem Axialdrucklager 14 und
einem Radiallager gelagert ist. Durch das Axialdruck
lager 14 wird der Block 13 gegen den Pressentisch 10
abgestützt und das Radiallager 15 erlaubt eine Drehung
des Blocks 13 um dessen Achse, die die Normale zum
Pressentisch 10 bildet. Auf der dem Pressentisch 10
abgewandten Seite weist der Block 13 eine Ausnehmung 16
auf, in der ein Halter 17 zur Aufnahme der Preßmatrize
18 untergebracht ist.
Die Preßmatrize 18 bildet eine Negativform des herzu
stellenden Zahnrades, hat jedoch eine größere Länge. An
der Innenseite der Preßmatrize 18 befindet sich die
schraubenförmige Verzahnungsgravur 19.
In die Preßmatrize 18 ist der Preßstempel 20 einführ
bar, der an dem Pressenstößel 11 befestigt ist. Der
Preßstempel 20 weist eine äußere Verzahnungsgravur 21
auf, die der Verzahnung des herzustellenden Zylinder
rades entspricht, jedoch eine größere Länge hat. Die
Verzahnungsgravur 19 ist das Negativ der Verzahnungs
gravur 21. Dies bedeutet, daß der Preßstempel 20, wenn
er in den Hohlraum der Preßmatrize 18 eingeführt ist,
diesen Hohlraum vollständig ausfüllt.
Von dem Ende des Preßstempels 20 steht ein Steuerdorn
22 axial ab. Der Hohlraum der Preßmatrize 18 wird am
unteren Ende abgeschlossen durch den Auswerfer 23, der
am Pressentisch 10 abgestützt ist und durch einen Kanal
des Blockes 13 hindurchführt. Dieser Auswerfer 23
bildet gleichzeitig das Gegenlager zum Abstützen des
Werkstücks beim Preßvorgang.
Der Rohling 24, aus dem das Zahnrad gefertigt wird, ist
ein vorbereiteter Preßling von zylindrischer Form, der
in den Hohlraum hineinpaßt, ohne in die Lücken der Ver
zahnungsgravur 19 einzudringen. Der Rohling 24 weist
ein Sackloch 25 auf, in das bei dem Verformungsprozeß
der Steuerdorn 22 eindringt.
Zur Durchführung der Relativdrehung zwischen Preß
stempel 20 und Preßmatrize 18 ist ein Kurvengetriebe 26
vorgesehen, das den Block 13 in Abhängigkeit von der
axialen Position des Preßstempels 20 dreht. Das Kurven
getriebe 26 weist eine an dem Block 13 befestigte
Schraubenfläche 27 und eine an dem Stößel 11 oder dem
Preßstempel 20 befestigte Laufrolle 28 oder einen
Gleitstein auf, welche entlang der Schraubenfläche 27
gleitet. Die Steigung der Schraubenfläche 27 ist ent
sprechend der Steigung der herzustellenden Schräg
verzahnung bemessen, so daß der Block 13 zusammen mit
der Preßmatrize 18 bei der Abwärtsbewegung des Pressen
stößels 11 so gedreht wird, daß die Verzahnungsgravur
19 sich in die unverdrehte Verzahnungsgravur 21 des
abwärtsbewegten Preßstempels 20 hineindreht. Dabei
fließt das Material des Rohlings 24, das axial ge
staucht wird, radial in die Lücken der Verzahnungs
gravur 19 hinein, um diese vollständig auszufüllen. Der
Steuerdorn 22 bewirkt, daß das Zahnrad mit einer zen
tralen Eindornung hergestellt wird. Er begünstigt
außerdem den radialen Materialfluß in die Lücken der
Verzahnungsgravur 19, da auf das Material an zwei
Stellen Druck ausgeübt wird. Erstens an der Stirnfläche
des Steuerdornes und zweitens an der Stirnfläche des
Preßstempels 20.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird der Preß
stempel 20 unverdrehbar festgehalten, jedoch linear
bewegt, während die Preßmatrize 18 gegen lineares Be
wegen festgehalten, jedoch entsprechend der Position
des Preßstempels 20 um ihre Achse gedreht wird. Selbst
verständlich kann in einer anderen Ausführung der Preß
stempel durch ein Axialdrucklager und ein Radiallager
drehbar und die Preßmatrize axial und drehfest ange
ordnet werden. Die Einleitung der Drehbewegung des
Preßstempels erfolgt hierbei ebenfalls über ein oben
beschriebenes Kurvengetriebe.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Block
13 mit der Preßmatrize 18 linear verschiebbar geführt,
jedoch unverdrehbar gehalten wird, während der Preß
stempel 21, sowie ein weiterer Preßstempel, ent
sprechend der Eindringtiefe in die Preßmatrize gedreht
wird.
Gemäß Fig. 2 ist der Block 13 an Führungssäulen 30 ge
führt, die vom Pressentisch 10 abstehen. Eine aus
Federn bestehende Druckvorrichtung 31 hält den Block 13
in einem Schwebezustand über dem Pressentisch 10.
Der Preßstempel 20 ist relativ zu dem Stößel 11 drehbar
und gegen den Stößel 11 durch ein Axialdrucklager 32
und ein Radiallager 33 abgestützt. Der Preßstempel 20
ist mit einem Stempelträger 34 fest verbunden. Das
Kurvengetriebe 26 treibt den Stempelträger 34 zusammen
mit dem Preßstempel entsprechend der axialen Position
des Pressenstößels 11 drehend an. Es besteht aus der an
dem Block 13 befestigten Schraubenfläche 27 und der
darauf abrollenden Laufrolle 28 oder Gleitstein, die an
dem Stempelträger 34 gelagert ist. Es kann eine Andrück
vorrichtung vorgesehen sein, die derart auf das Kurven
getriebe einwirkt, daß die Laufrolle 28 oder Gleitstein
in fester Anlage an der Schraubenfläche 27 gehalten
wird.
Von der dem Preßstempel 20 entgegengesetzten Seite her
kann ein weiterer Preßstempel 35 in die Preßmatrize 18
eindringen. Dieser Preßstempel 35 befindet sich teil
weise in einer Ausnehmung des Blockes 13 und er ist
über einen Schaft 36 mit einem Steuerorgan 37 ver
bunden. Dieses Steuerorgan 37 ist mit einer schrägen
Außenverzahnung 38 versehen, welche in ein entsprechen
des Steuergewinde 39 eingreift, das in einer Ausnehmung
des Blockes 13 als Innenverzahnung enthalten ist. Das
Steuerorgan 37 und das Steuergewinde 39 bilden das
zweite Kurvengetriebe 40 zur Steuerung der Drehung des
zweiten Preßstempels 35 in Abhängigkeit von dessen Ein
dringtiefe in die Preßmatrize 18. Das rückwärtige Ende
des Schafts 36 ist an dem Kopf des Auswerfers 23 ab
gestützt, der seinerseits gegen den Pressentisch 10
anstößt. Bei dem Verformungsvorgang des Rohlings 24
bildet daher der zweite Pressenstempel 35 die ortsfeste
Abstützung für den Rohling 24, während sich die axiale
Position des Blocks 13 aufgrund der einwirkenden Kräfte
frei einstellt und der Preßstempel 35 sich entsprechend
der axialen Einstellung der Preßmatrize 18 derart
dreht, daß seine äußere Verzahnungsgravur 41 sich in
die innere Zahnungsgravur 19 einschraubt.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist der Rohling
24 rohrförmig ausgebildet und auf dem Preßstempel 35
abgestützt. Der Führungsdorn 22 des Preßstempels 20
durchdringt vor dem Verformungsvorgang den Kanal des
Rohlings 24 und schiebt sich während des Verformungs
vorgangs in ein Sackloch 42, das in dem Preßstempel 35
und dem Schaft 36 vorgesehen ist.
Die Kurvengetriebe 26 und 40 sind gegenläufig aus
gebildet, d.h. sie bewirken gegenläufige Drehungen der
Preßstempel 20 und 35, wenn diese Preßstempel in die
Preßmatrize 18 eindringen. Die Steigungen beider Dreh
bewegungen sind einander gleich.
Bei einer Abwärtsbewegung des Pressenstößels 11 zu
sammen mit dem Preßstempel 20 durchdringt der Führungs
dorn 22 den Kanal des Rohlings 24. Danach stößt die
Stirnseite des Preßstempels 20 gegen die Stirnseite des
an dem Preßstempel 35 abgestützten Rohlings 24, der
nachfolgend gestaucht wird. Das Material des Rohlings
24 fließt in die Verzahnungsgravur 19 ein, wobei der
Block 13 mit der Preßmatrize 18 unter Reibungswirkung
entgegen der Kraft der Druckvorrichtung 31 nach unten
bewegt wird. Dadurch dringt der an dem Stützelement des
Auswerfers 23 abgestützte Preßstempel 35 unter Drehung
tiefer in die Preßmatrize 18 ein. Der Rohling 24 wird
also von zwei entgegengesetzten Seiten her mit Druck
beaufschlagt und von diesen beiden Seiten her verformt,
obwohl die Pressenbewegung bei feststehendem Pressen
tisch 10 ausschließlich von dem Pressenstößel 11 aus
geführt wird.
Die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen ermög
lichen das Umformen von Rohlingen zu Zahnrädern bei
allen Rohlingstemperaturen. D. h. es ist Warm-, Halb
warm- und Kaltumformung möglich. Die beiden ersten Tempe
raturbereiche sind hierbei besonders vorteilhaft, da
nach dem Umformen ein Abkühlen der Zahnräder in der
Preßmatrize erfolgt. Hierdurch schrumpfen die Räder und
lösen sich dadurch von der Gravurwand. Deshalb ist ein
besonders leichtes Ausstoßen der Zahnräder aus der
Matrize möglich.
Claims (6)
1. Verfahren zum Schmieden von Zahnrädern, bei dem
ein Rohling (24) in einer Preßmatrize (18) durch
Einführen mindestens eines Preßstempels (20; 35)
mit Verzahnungsgravur (21; 41) in Längsrichtung
gestaucht und dadurch radial in eine Verzahnungs
gravur (19) der Preßmatrize (18) hinein auf
geweitet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung einer Schrägverzahnung Preß
matrize (18) und Preßstempel (20; 35) mit schräg
verzahnten Verzahnungsgravuren (19; 21; 41) benutzt
werden, und daß zwischen Preßstempel (20; 35) und
Preßmatrize (18) während des Einführens in die
Preßmatrize (18) eine der Einführgeschwindigkeit
und der Steigung der Verzahnungsgravuren ent
sprechenden Drehgeschwindigkeit aufgebaut wird.
2. Vorrichtung zum Schmieden von Zahnrädern mit einer
Presse, die mindestens einen Preßstempel (20; 35)
mit äußerer Verzahnungsgravur (21; 41) und eine
Preßmatrize (18) mit innerer Verzahnungsgravur
(19) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verzahnungsgravuren schrägverzahnt sind
und daß ein Kurvengetriebe (26; 40) eine Relativ
drehung zwischen Preßstempel (20; 35) und Preß
matrize (18) in Abhängigkeit vom axialen Stempel
weg bewirkt, derart daß die Verzahnungsgravuren
passend ineinandergeschraubt werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Preßstempel (20) oder die Preßmatrize
(18) mit einem Axialdrucklager (32; 14) und einem
Radiallager (33; 15) drehend an dem Pressenstößel
(11) oder Pressentisch (10) abgestützt ist, und
daß das Kurvengetriebe (26) aus einer Schrauben
fläche (27) und einem darauf abgestützten Führungs
teil (28) besteht, von denen eines mit der Preß
matrize (18) und das andere mit dem Preßstempel
(20) fest verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Preßmatrize (18) relativ zum
Pressentisch (10) axial bewegbar geführt und von
einer nachgiebigen Druckvorrichtung (31) im
Schwebezustand gehalten ist, und daß zwei Preß
stempel (20; 35) vorgesehen sind, die von entgegen
gesetzten Enden her drehend gleichzeitig in die
Preßmatrize (18) einführbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Preßmatrize (18) in einem axial ge
führten Block (13) befestigt ist, in dem ein
zweiter Preßstempel (35) axial verschiebbar ge
führt ist, und daß ein zweites Kurvengetriebe (40)
vorgesehen ist, das den zweiten Preßstempel (35)
entsprechend seiner axialen Verschiebung relativ
zum Block (13) dreht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß der zweite Preßstempel (35) mit einem
Steuerorgan (37) fest verbunden ist, das mit einer
Steuerkurve (39) des Blocks (13) in Eingriff ist,
und daß der zweite Preßstempel (35) an einem Stütz
element (23) drehbar abgestützt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19893915969 DE3915969A1 (de) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | Verfahren und vorrichtung zum schmieden von schraegverzahnten zahnraedern |
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Family
ID=6380769
Family Applications (1)
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DE19893915969 Granted DE3915969A1 (de) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | Verfahren und vorrichtung zum schmieden von schraegverzahnten zahnraedern |
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