DE2034043A1

DE2034043A1 - Device for the non-cutting manufacture of bevel gears

Info

Publication number: DE2034043A1
Application number: DE19702034043
Authority: DE
Inventors: Karl; Lehner Willx; 8500 Nürnberg; Dohmann Fritz Dipl.-Ing. 85IO Fürth Gulden
Original assignee: Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AG, 3000 Hannover
Priority date: 1970-07-09
Filing date: 1970-07-09
Publication date: 1972-01-13
Also published as: NL7100456A; CH525739A; SE369382B; FR2098261B1; BE761062A; FR2098261A1; US3731516A; AT302780B; GB1303568A

Description

Kabel- und M e t a 1 1 w e r k e 3-172Cable and M e t a 1 1 w e r k e s 3-172

Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft 8. 7. 1970Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft July 8, 1970

Device for the non-cutting manufacture of bevel gears

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spanlosen Herstellung von Kegelzahnrädern aus Metall, beispielsweise aus Stahl, mittels einer die Kegelzahnform enthaltenden Matrize und einem Preßstempel.The invention relates to a device for the non-cutting manufacture of bevel gears made of metal, for example steel, by means of a device containing the bevel tooth shape Die and a press punch.

Es ist bereits bekannt, Kegelzahnräder durch Warmschmieden eines metallischen Rohteils in einem aus Stempel,Matrize und Gegenstempel aufgebauten Werkzeug herzustellen. Das Rohteilvolumen wird bei diesem Verfahren größer gewählt als das Volumen der auszufüllenden Innenform bzw. des fertig hergestellten Kegelzahnrades. Das überschüssige Werkstoffvolumen soll verhindern, daß die gehärteten Werkzeugteile beim Pressen aufeinanderfahren und beschädigt werden; man wird, es so groß wählen müssen, daß einerseits der Schutz der Werkzeugteile gegen Aufeinanderfahren gewährleistet ist, andererseits der überschüssige Werkstoff, der nach dem Pressen wieder entfernt werden muß, aus wirtschaftlichen Gründen auf ein Minimum beschränkt bleibt.It is already known to produce bevel gears by hot forging a metallic blank in a punch, die and to produce counter-punch built-up tool. The volume of the unmachined part is selected to be larger in this process than the volume of the inner shape to be filled or the finished bevel gear. The excess Volume of material is intended to prevent the hardened Tool parts collide during pressing and are damaged; you will have to choose it so big that on the one hand the protection of the tool parts against collision is guaranteed, on the other hand, the excess material that is removed again after pressing must be, for economic reasons on a The minimum remains limited.

Bei der Formgebung von Rohteil und Werkzeug zum Pressen der Verzahnung hat man von der Erkenntnis auszugehen, daß die formgebende Matrize sich von kleinen Kegelzahnrad-Durchmesser her füllen muß. Das bedeutet, daß der überschüssige Werkstoff im Bereich des großen Kegelzahnrad-Durchmessers auftritt. Im Werkzeug muß hier einerseits Platz für die Aufnahme dieses Werkstoffvolumens sein, andererseits muß verhindert werden, daß When shaping raw parts and tools for pressing The toothing has to be based on the knowledge that the shaping die has a small bevel gear diameter must fill here. This means that the excess material in the area of the large bevel gear diameter occurs. On the one hand, there must be space in the tool to accommodate this volume of material; on the other hand, it must be prevented that

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der überschüssige Werkstoff vor dem Ausfüllen der Kegelzahnradform an der zylindrischen Matrizenwandung anläuft und das weitere Auspressen der Zahnform verhindert.the excess material before filling in the bevel gear shape runs up against the cylindrical die wall and prevents further squeezing out of the tooth shape.

Es sind bereits Werkzeugkonstruktionen bekannt, bei denen die Trennfuge zwischen Stempel und Matrize durch die größere Stirnfläche des Kegelzahnrades verläuft. Die Zähne in der Matrize sind vom Pußkreis der Verzahnung ausgehend der Form des Rückenkegels entsprechend freigedreht. Dadurch ragen die Zahnspitzen im Bereich des großen Zahnraddurchmessers frei in den Gesenkinnenraum. Der starre Stempel weist an seiner Arbeitsfläche eine ringförmige Nut auf, die verhindern soll, daß die in den Gesenkinnenraum hinausragenden Zahnspitzen unzulässig hohe Belastungen aufnehmen müssen. Der überschüssige Werkstoff bildet hier einen Wulst auf der großen Stirnfläche des Kegelzahnrades, der durch eine weitere, in die Arbeitsfläche des Preßstempels eingebrachte ringförmige Nut ermöglicht wird. Diese Konstruktion hat erhebliche Nachteile. Der Stempel drückt, obwohl er eine Entlastungsnut besitzt, mit einem relativ hohen Anteil der Gesamtpreßkraft auf die Rückenkegelfläche der Verzahnung und setzt hierdurch die Lebensdauer der Matrize erheblich herab.There are already tool constructions known in which the parting line between the punch and die through the larger face of the bevel gear runs. The teeth in the die are from the Pusskreis of the toothing rotated freely based on the shape of the back cone. As a result, the tooth tips protrude in the area of the large one Gear diameter freely into the cavity. The rigid punch has an annular groove on its working surface on, which is to prevent that into the die interior protruding tooth tips have to absorb inadmissibly high loads. The excess material forms one here Bead on the large face of the bevel gear, which is introduced into the working surface of the press ram through another annular groove is made possible. This construction has significant disadvantages. The punch presses even though it has a Has relief groove, with a relatively high proportion of the total pressing force on the back conical surface of the toothing and thereby significantly reduces the service life of the die.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von Kegelzahnrädern zu schaffen, die eine größere Lebensdauer der Matrize gewährleistet und sicherstellt, daß das überschüssige Werkstoffvolumen auf ein Minimum beschränkt bleibt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß der Preßstempel aus einem die notwendige Umformkraft auf den Metallrohling übertragenden Innenstempel und einer, den Innenstempel koaxial umgebenden Stempelführung besteht, die axial verschiebbar ist. InThe invention is now based on the object of creating a device for producing bevel gears which ensures a longer life of the die and ensures that the excess material volume on remains limited to a minimum. According to the invention, this object is achieved in a device of the type mentioned at the outset in that the press ram consists of the necessary Forming force on the metal blank transmitting inner punch and one that coaxially surrounds the inner punch There is punch guide that is axially displaceable. In

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einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung ist die die .Umformkraft auf das Rohteil übertragende Fläche des Innenstempels kleiner als die große Fußkegelfläche des hergestellten KegelZahnrades. Dadurch ist gewährleistet, daß die Preßkraft nicht auf die Rückenfläche der Verzahnung wirkt und diese während des Vorganges zusätzlich belastet.A particularly favorable embodiment of the invention is that which transfers the forming force to the blank Area of the inner punch smaller than the large conical root area of the manufactured bevel gear. This ensures that the pressing force does not act on the back surface the toothing acts and this is additionally loaded during the process.

Die axial verschiebbare Preßstempelführung setzt vor Preßbeginn auf der Rückenfläche der Verzahnung auf. Hierdurch wird vermieden, daß der Werkstoff unter der Wirkung der über den Innenstempel aufgebrachten Umformkraft Formänderungen in radialer Richtung mitmacht, bevor er den Innenraum der Matrize erreicht. Die Zahnform füllt sich hierdurch vom kleinen Kegelraddurchmesser beginnend kontinuierlich mit Werkstoff. Das Werkstoffvolumen des Rohteils kann durch den Einsatz dieses Werkzeuges derart auf das Volumen der Matrizeninnenform abgestimmt werden, daß theoretisch kein überschüssiger Werkstoff eingesetzt zu werden braucht. In der Praxis wird man jedoch das einzusetzende Werkstoffvolumen geringfügig größer als die Matrizeninnenform wählen, damit fertigungsbedingte Schwankungen des Einsatzgewichtes aufgefangen werden können. Das überschüssige Werkstoffvolumen tritt am Ende des Preßvorganges zwischen Matrize und Preßstempel aus dem Innenraum der Matrize aus und hebt dabei die axial verschiebbare Preßstempelführung geringfügig an. Die Schließkraft auf die Stempelführungshülse ist so groß gewählt, daß diese erst nach dem Ausfüllen der Matrize durch das überschüssige Werkstoffvolumen angehoben wird. ■■.-■-The axially displaceable press ram guide is placed on the back surface of the toothing before pressing begins. Through this it is avoided that the material under the effect of Forming force applied via the inner punch participates in shape changes in the radial direction before it enters the interior of the Reached the die. As a result, the tooth shape fills continuously, starting with the small bevel gear diameter Material. By using this tool, the material volume of the blank can be reduced to the volume of the Die inner shape be matched that theoretically no excess material needs to be used. In practice, however, the volume of material to be used will be selected to be slightly larger than the inner shape of the die. thus manufacturing-related fluctuations in the operating weight can be caught. The excess material volume occurs at the end of the pressing process between the die and Press ram out of the interior of the die and slightly lifts the axially displaceable press ram guide. The closing force on the punch guide sleeve is chosen so large that it is only raised after the die has been filled by the excess volume of material will. ■■ .- ■ -

Die Erfindung ist an Hand der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei ist in der linken Hälfte die PreßstempelstellungThe invention is illustrated in FIGS. 1 and 2 illustrated embodiments explained in more detail. The ram position is in the left half

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vor der Umformung, in der rechten Hälfte nach der Umformung dargestellt.before reshaping, shown in the right half after reshaping.

Auf dem Pressentisch 1 ist die Matrize 2 in bekannter Weise befestigt. Zur Umformung des-Rohteils 3 dient ein Preßstempel 4, der von einer Stempelführungshülse 8 umgeben ist, die gegenüber dem Preßstempel 4 axial verschiebbar ist.The die 2 is attached to the press table 1 in a known manner. A is used to reshape the raw part 3 Press ram 4, which is surrounded by a ram guide sleeve 8, which is axially displaceable with respect to the press ram 4 is.

Nach dem Einlegen des Rohteils 3 i*i die Matrizenform 7 schließt die Stempelführung 8 vor Preßbeginn den Innenk raum der Matrizenform 7 zur Einlegeseite hin ab» Mit der Arbeitsbewegung des Stempels 4 gegenüber der Matrize 2 wird das Rohteil 3 in die Matrizenform 7 hineingedrückt, die sich von dem kleinen Kegelraddurchmesser ausgehend mit Werkstoff füllt. Das überschüssige Werkstoffvolumen tritt am Ende des Umformvorganges zwischen der Matrizenform und der Stempelführung 8 aus« Hierdurch hebt sich die Stempelführung 8 von ihrer Stellung bei Preßbeginn geringfügig ab und gibt für den aus der Matrizenform .7 austretenden Werkstoff Raum frei. Das fertig geformte Kegelzahnrad 5 wird anschließend mit Hilfe des Auswerfers 6 aus der Matrizeninnenform ausgeworfen-After inserting the blank 3 i * i the die 7 the punch guide 8 closes the inner part before pressing begins space of the die form 7 towards the insertion side »With the working movement of the punch 4 in relation to the die 2 the blank 3 is pressed into the die 7, which starts from the small bevel gear diameter fills with material. The excess volume of material occurs at the end of the forming process between the die mold and the punch guide 8 «This lifts the punch guide 8 from its position at the start of pressing and gives for the .7 emerging from the die form Material space free. The finished bevel gear 5 is then ejected from the inner mold using the ejector 6

P In dem Ausführungsbeispiel ist eine Vorrichtung beschrieben, in der die Matrize 2 fest auf den Tisch und der"Preßstempel 4 am Stößel befestigt ist; es kann jedoch auch vorteilhaft sein, den Stempel 4 auf dem Pressent'sch i und die Matrize an dem beweglichen Pressenstößel zu befestigen«. Letztere Anordnung kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn eine Zuführungsvorricfetumg eingesetzt wird, die eine mechanische Halterung des Rollteiles vor Preßbeginn z.B. in der Stempelführungshiilse erfordert. In AbTb. 2"wird gezeigt, wie der Werkzeugaufbau in diesem Fall aussehen könnte.P In the exemplary embodiment, a device is described in which the die 2 is firmly attached to the table and the ram 4 is attached to the ram; however, it can also be advantageous be, the punch 4 on the Pressent'sch i and the die to be attached to the movable press ram «. The latter arrangement can be advantageous, for example, if a feeding device is used which has a Requires mechanical holding of the rolling part before the start of pressing, e.g. in the punch guide sleeve. In Fig. 2 "is shown what the tool structure could look like in this case.

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Für das Aufbringen der Schließkraft gibt es mehrere Möglichkeiten. Für viele Fälle wird es vorteilhaft sein, die Schließkraft während des Preßvorganges konstant zu halten; in diesem Fall wird man die Schließkraft hydraulisch auf die Stempelführung übertragen. Diese Lösung wird man wählen, wenn man zur Anpassung an unterschiedliche Fertigungsbedingungen eine einstellbare Schließkraft benötigt. In manchen Fällen wird es aber ausreichend sein, die Kraft mit Hilfe mechanischer Federn zu übertragen. Dann verändert sich die Kraft während des Umformvorganges entsprechend der Federcharakteristik.There are several options for applying the clamping force. In many cases it will be advantageous the closing force is constant during the pressing process keep; in this case, the clamping force will be transmitted hydraulically to the punch guide. This solution will choose when you need an adjustable clamping force to adapt to different manufacturing conditions. In some cases, however, it will be sufficient that the To transmit force with the help of mechanical springs. Then the force changes accordingly during the forming process the spring characteristic.

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Claims

Cable and Metal Works 3-172

Gutehoffnungshiitte Aktiengesellschaft 8 "7" 1970

Patent application before

/1.) Device for the non-cutting production of bevel gears from metal blanks, for example. From steel, by means of a die containing the bevel tooth shape and a press ram, characterized in that
t the ram from one the necessary forming force

on the metal blank transferring inner stamp and one of them surrounds the inner stone coaxially. Punch guide exists, which is displaceable in the axial direction of the inner punch is.

2. Device according to claim i, characterized in that

that the forming force "is transmitted to the blank The area of the inner stack is smaller than the large conical foot area of the manufactured bevel gear.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the ram guide by an axially acting

W force is applied.

4. Device according to claims 1 and 3 »characterized in that that the closing force remains constant in size during the forming process and before the start of Uniform process is adjustable.

5. Device according to claims 1 and 3 »characterized in that that the closing force is variable during the forming process.

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