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Preßwerkzeug zum Warmpressen von Zahnrädern Die Erfindung betrifft
eine besondere Werkzeugausbildung für ein Warmpreßverfahren zur Herstellung von
Zähnrädern, insbesondere aus Stahl und legierten Stählen.
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Zahnräder aus gewöhnlichen oder legierten Stählen werden auch heute
noch nahezu ausschließlich durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt, obwohl dieses
Verfahren kostspielig ist, eine beträchtliche Werkstoffvergeudung bedingt und außerdem
Erzeugnisse liefert, die hinsichtlich Faserbildung neuzeitlichen technologischen
Anforderungen nicht genügen.
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Es ist zwar schon wiederholt vorgeschlagen worden, Zahnräder durch
Warmpressen im Gesenk herzustellen. Bei diesen Versuchen hat sich aber gezeigt,
daß schwieriger verformbare Metalle, wie Stahl und legierte Stähle, der vollständigen
Ausfüllung der Zahnform einen außerordentlich hohen Verformungswiderstand;entgegensetzen,
so daß selbst bei Anwendung höchster Druckkräfte je Flächeneinheit die Ausbildung
der Zahnform zu wünschen übrig läßt. Der große Kraftverbrauch und die damit zusammenhängende
t`berbeanspruchung der Werkzeuge ließen die Wirtschaftlichkeit des Warmpreßverfahrens
zweifelhaft erscheinen, so daß von diesem Verfahren bisher nur in Sonderfällen Gebrauch
gemacht wurde.
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Es ist ferner schon ein Stauch- .oder Hämmerverfahren bekanntgeworden,
bei welchem ein Werkzeug verwendet wird, dessen für die Zahnbildung bestimmten Hohlräume
nach beiden Seiten des Werkstücks über die fertige Zahnform hinaus verlängert sind,
der Werkstoff kann also nach beiden Seiten über die fertige Zahnform hinausfließen.
Das Werkstück wird entweder auf beiden Seiten gleichzeitig oder abwechselnd zuerst
auf der einen Seite, dann, nach dem Wenden des Gesenks mit dem Werkstück, auf der
anderen Seite so lange durch Hammerschläge bearbeitet, bis die Zahnhohlräume des
Gesenks vollkommen ausgefüllt sind. Bei der Anwendung eines Hämmcrverfahrens besteht
die Notwendigkeit, dem Werkstoff Gelegenheit zumAusweichen zu geben, da bei der
Verwendung eines allseitig geschlossenen Gesenks unkontrollierbare Drücke auftreten
-würden, die Werkzeug und Presse gefährden. Da bei der spanlosen Verformung durch
Hammerschläge der Werkstoff, wenn er dazu Gelegenheit hat, bevorzugt in der zur
Richtung des Drucks entgegenesetzten Richtung ausweicht, so kann bei dem' bekannten
Verfahren eine genaue Ausfüllung der Zahnform nur durch ein genügend lang fortgesetztes
Hämmern auf beiden' Seiten erzielt werden. Einer solchen fortgesetzten Bearbeitung
ist aber eine Grenze dadurch gesetzt, daß einerseits der Werkstoff erkaltet und
andererseits das Werkzeug unzulässig erhitzt wird. Abgesehen davon, daß die wiederholte
Bearbeitung auf beiden
Seiten das G'erfahren außerordentlich umständlich
macht, muß bei der Fertigbearbeitung des Rohzahnrades der überschüssige Werkstoff
auf zwei Seiten durch spanabhebende Werkzeuge entfernt werden.
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Zum Unterschied von diesem bekannten Verfahren macht die Erfindung
von einem Preßverfahren Gebrauch, bei dem in bekannter Weise der Werkstoff verhindert
wird, entgegengesetzt zur Richtung des Preßdruckes längs des Preßstempels zu fließen.
Das Erlinderische besteht darin, daß man bei Anwendung eines Preßverfahrens die
für die Zahnbildung bestimmten Hohlräume des Gesenkes über die der fertigen Zahnform
entsprechenden Abmessungen hinaus in Richtung des Preßdruckes so verlängert, daß
der Werkstoff Gelegenheit erhält, in dieser Richtung über die Prehfot-ni hinauszufließen.
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Durch die Erfindung werden die Hindernisse, welche der allgemeinen
Anwendung des Warmpreßverfahrens für die Herstellung von Zahnrädern bisher entgegenstanden,
beseitigt. Es wird nicht nur eine genaue Ausfüllung der Zahnform erzielt. sondern
es Wird auch der Kraftverbrauch und die Abnutzung der Werkzeuge wesentlich vermindert.
Gegenüber den bekannten Verfahren, bei denen ein der fertigen Zahnform entsprechendes
Gesenk verwendet wird, besteht zwar der Nachteil eines geringen Mehraufwandes an
Werkstoff. Diesem unbedeutenden Nachteil steht aber der Vorteil gegenüber, daß eine
genaue Ausfüllung der Zahnform mit wesentlich geringerem Kraftaufwand und einer
sehr ins Gewicht fallenden Schonung der \Vcrhzcuc erzie=l;. wird. Da die roh geprcl,-ten
Zahnräder normalerweise eine spanabliebende Nachbearbeitung erfahren, so fällt die
geringe Mehrbearbeitung durch Beseitig ut:g des überschüssigen Zähnewerkstoffs praktisch
nicht ins Gewicht.
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Gegenüber dein Hämmerverfahren bestellt der Vorteil, daß das Zahnrad
durch einen einzigen einfachen Preßvorgang hergestellt und so ein 1Ielirfaclies
der Leistung erzielt werden kann wie bei dem Hämmerverfahren, von dem Imstand abgesehen,
daß der überschüssige Werkstoff bei dem Verfahren nach der Erfindung nur auf einer
Seite durch spanabhebende Bearbeitung entfernt zu werden braucht.
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Die warm gepreßten Zahnradrohlinge werden in bekannter Weise durch
ein Kaltziehverfahren auf genaues Maß gebracht. Durch das Kaltziehen wird nicht
nur eine große Formgenauigkeit, sondern gleichzeitig auch eine Härtung der Zahnflanken
erzielt.
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In der Zeichnung ist in den Abb. t bis 3 ein Ausführungsbeispiel nach
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. t einen Längsschnitt des Werkzeugs
mit eingesetztem Rohling.
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Abli.2 eine Aufsicht des herzustellenden "Zahnrades, Abb.3 einen Längsschnitt
des Werkzeugs und des Zahnrades nach beendigtem Preßvorgang.
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Auf der auf dem Pressentisch ruhenden Grundplatte t ist die mit der
Innenverzahnung 3 versehene Preßform 2 befestigt. In dem Hahlraum der Preßform 2
ist auf der Grundplatte I der Einsatz 6 angeordnet, der mit einer der Innenverzahnung
3 der Preßform 2 entsprechenden Außenverzahnung 7 versehen ist. In dem dem Werkstück
zugekehrten Ende ist die Verzahnung 7 schräg abgeschnitten, so tlaß der Werkstoff
des zu pressenden Stahlblocks in der Verlängerung der Zähne über die fertige Zahnform
hinausfließen kann. 5 stellt das mit der Bohrung .f versehene, auf Warmformtemperatur
erhitzte Werkstück dar. Der Preßstempel8, der den Dorn 9 aufnimmt, ist mit der Außenverzahnung
io versehen, welche die Lücken der Innenverzahnung 3 der Preßform 2 genau ausfüllt.
t r stellt den Auswerfer dar, der nach dein Auspressen den Preßformeinsatz 6 anhebt.
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Beim Niedergehen des Preßstempels 8 dringt zunächst der Dorn 9 in
die Bohrung 4 des runden Stahlblocks 5 ein. Sobald der Preßstempel 8 den Dorn 5
berührt, beginnt der Werkstoff des Blocks in die Lücken der inneren Verzahnung ;
der Preßform zu fließen, wobei die genaue Ausfüllung der Zahnlücken der Preßform
2 dadurch wesentlich erleichtert wird, daß der Werkstoff, aus dem die Zähne gebildet
werden, infolge der AbschrägIing der äußeren Verzahnung 7 des Preßformeinsatzes
6 in der Richtung der Zähne nach unten «-eiterfließen kann. Nach dem Zurückgehen
des Preßstempels 8 bewegt der Auswerfer i t de» Preßformeinsatz 6 nach oben, wobei
der fertige Zahnradrohling 12 ausgeworfen wird.
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Nach dem Beizen des Zahnradrohlings wird dieser durch eine Ziehform
gestoßen, wobei die gewünschte Genauigkeit der Zahnform und gleichzeitig eine Kalthärtung
der Zahnflanken erzielt wird. Die durch die Abschrägung der Außenverzahnung 7 des
Preßformeinsatzes 6 entstandenen Verlängerungswülste 1,; werden durch spanabhebende
Bearbeitung beseitigt.