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Werkzeug zum Warmpressen von Stirn- oder Kegelzahnrädern Die Erfindung
betrifft eine besondere Werkzeugausbildung für ein Warmpreßverfahren zur Herstellung
von Stirn- oder Kegelzahnrädern, insbesondere solchen Rädern aus Stahl und legierten
Stählen.
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Zahnräder aus gewöhnlichen oder legierten Stählen werden heute noch
nahezu ausschließlich durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt, obwohl dieses
Verfahren kostspielig ist, eine beträchtliche Werkstoffveigeudung 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 übrigläßt. Der große Kraftverbrauch und die damit zusammenhängende
Überbeanspruchung 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 Zähnbildung bestimmten Hohlräume
sowohl in der Richtung als auch entgegengesetzt zur Richtung des Preßdrucks über
die fertige Zahnform hinaus verlängert sind, so daß der Werkstoff in beiden Richtungen
über die fertige Zahnform hinausfließen kann. 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 Hämmerverfahrens besteht die Notwendigkeit, dem Werkstoff Gelegenheit
zum Ausweichen zu geben, da bei der Verwendung eines allseitig geschlossenen Gesenks
unkontrollierbare Drücke auftreten würden, die Werkzeuge und Presse gefährden.
Da
bei der spanlosen Verformung durch Hammerschläge der Werkstoff, wenn er dazu Gelegenheit
hat, bevorzugt in der zur Richtung des Drucks entgegengesetzten 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 Verfahren außerordentlich
umständlich macht, muß bei der Fertigbearbeitung des Rohzahnrads der überschüssige
Werkstoff auf zwei Seien 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 Preßdrucks längs des Preßstempels zu fließen.
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- - Das Erfinderische besteht darin, daß man bei der Anwendung eines
Preßverfahrens die Zahnhohlräume des Gesenks über die der fertigen Zahnform entsprechenden
Abmessungen hinaus so verlängert, daß dem Werkstoff Gelegenheit gegeben wird, quer
zur Richtung des Preßdrucks über die fertige Zahnform hinauszufließen.
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Zwar besteht gegenüber den bekannten Verfahren, bei denen ein der
fertigen Zahnform entsprechendes Gesenk verwendet wird, 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 Werkzeuge erzielt wird. Da die
roh gepreßten Zahnräder normalerweise eine-spanabhebende Nachbearbeitung erfahren,
so fällt die geringe Mehrbearbeitung durch Beseitigung des Überschüssigen Zahnwerkstoffes
praktisch nicht ins Gewicht.
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Gegenüber dem Hämmerverfahren besteht der Vorteil, daß das Kegelzahnrad
durch einen einzigen einfachen Preßvorgang hergestellt und so ein Mehrfaches der
Leistung erzielt werden kann wie bei dem Hämmerverfahren, von dem Umstand abgesehen,
daß die Werkzeuge bei einem Hämmerverfahren einer wesentlich rascheren Abnutzung
unterliegen als bei -einem Preßverfahren.
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. In der Zeichnung ist in den Abb. i bis 4 die Anwendung des Erfindungsgedankens
bei der Herstellung eines mit einer zentrischen Bohrung versehenen Kegelzahnrades
veranschaulicht, und zwar ist Abb. i eine seitliche Ansicht der Preßwerkzeuge und
des Ausgangswerkstückes teilweise im Schnitt in der Stellung der Werkzeuge vor Beginn
des Pressens, Abb. 2 eine ähnliche Ansicht wie Abb. i in der Stellung der Preßwerkzeuge
nach Beendigung des Auspressens; Abb.3 stellt eine Aufsicht der Matrize von oben
gesehen und Abb.4 eine Aufsicht des gepreßten Kegelzahnrades von der Zahnseite aus
gesehen dar. Die Matrize i o ist mit dem Negativ 20 der herzustellenden Kegelzahnradform
versehen. Auf die Matrize io ist der Stahlhohlzylinder 3o aufgesetzt, welcher das
Ausgangswerkstück 4o aufnimmt. Der Preßstempel 5o ist mit dem Führungszapfen 6o
versehen, der beim Niedergang des Preßstempels zuerst in die Bohrung des Ausgangswerkstückes
und dann in eine entsprechende Bohrung 7o der Matrize io eintaucht. Die Matrize
to- ivt -u3it den radialen Schlitzen 8o versehen, die dem Werkstoff, aus dem die
Zähne gebildet werden, gestatten, quer zur Richtung des Preßdruckes über die fertige
Zahnform hinauszufließen.
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Das in Abb.4 gezeigte gepreßte Zahnrad 9o weist die Fortsätze i oo
auf, die durch das Hinausfließen des Werkstoffs über die fertige Zahnform entstehen
und deren Entfernung durch spanabhebende Mittel im Rahmen der Fertigbearbeitung
der Kegelzahnräder keine erhebliche Mehrarbeit verursacht.