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Fließpressen

Schrägverzahnungen kostengünstig fließpressen

01.08.2008 | Autor / Redakteur: Friedhelm Jütte / Dietmar Kuhn

Bild 1: Untersuchungen ergaben, dass aufgrund komplexer Geometrien und hoher Stückzahlen die umformtechnische Herstellung von Schrägverzahnungen erhebliche Vorteile bietet.
Bild 1: Untersuchungen ergaben, dass aufgrund komplexer Geometrien und hoher Stückzahlen die umformtechnische Herstellung von Schrägverzahnungen erhebliche Vorteile bietet.

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Bisher werden Verzahnungen überwiegend spanend gefertigt und nach der Wärmebehandlung feinbearbeitet. Das ist aufwändig und teuer. Bei großen Stückzahlen ist die umformtechnische Herstellung von Verzahnungen eine kostengünstige Alternative.

Aufgrund der komplexen Geometrien und der hohen Stückzahlen kann die Umformtechnik bei der Herstellung von Schrägverzahnungen erhebliche Vorteile im Vergleich zur spanenden Bearbeitung bieten (Bild 1). Denn durch den nicht unterbrochenen Faserverlauf weisen umgeformte Zahnräder eine höhere Dauerfestigkeit gegenüber spanend hergestellten Rädern auf. Ebenfalls bietet sich die Möglichkeit an, die Leistungsdichte von Getrieben bei gleicher Baugröße zu steigern. Bisher hat sich die Umformtechnik bei der Zahnradherstellung von Laufverzahnungen wegen der geringen Genauigkeiten nicht durchsetzen können.

Mit FEM die Geometrie der Verzahnung schnell ermittelt

Im Rahmen der hier beschriebenen Untersuchungen wird eine Möglichkeit vorgestellt, um die Genauigkeit bei umformend hergestellten Verzahnungen zu verbessern. Hierzu wurde die Finite-Elemente-Methode (FEM), die aufgrund der gestiegenen Rechnerleistung auch in Entwicklungsabteilungen mittelständischer Unternehmen eingesetzt wird, verwendet. Besonders bei komplexen Nebenformelementen, wie sie die Verzahnung darstellt, hat die Werkzeuggeometrie einen hohen Einfluss auf die Verzahnungsgenauigkeit. Insbesondere bei der Gestaltung der Umformzone müssen die Gesetze der Umformtechnik beachtet werden. Mit dem Einsatz der FEM kann in kurzer Zeit die Geometrie der Umformzone optimiert werden.

Bei der umformenden Herstellung von Verzahnungen werden unterschiedliche Verfahren eingesetzt. Im vorliegenden Fall wurde eine Verfahrenskombination aus den Fließpressgrundverfahren Voll-Rückwärts, Voll-Vorwärts und Napf-Vorwärts untersucht. Damit können in einem Hub drei verschiedene Verzahnungsgeometrien hergestellt werden. Das dafür eingesetzte Presswerkzeug ist in Bild 2 dargestellt.

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