[发明专利]生产齿轮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用压制和烧结并在制齿区域(gearing area)具有加工余量的粉末金属坯来生产齿轮的方法，以及实施该方法的装置，在所述方法中，利用形成与粉末金属坯的制齿相啮合的相对制齿的压制工具的滚动，形成所述加工余量的塑性变形，从而该粉末金属坯在所述加工余量的区域被压缩(compacted)。

背景技术

为了在由粉末冶金生产的齿轮的齿基部区域(the area of the tooth bases)获得更高的永久弯曲强度并在齿侧面区域(the area of the tooth flanks)获得更高的抗磨性，在齿侧面和基部区域对齿轮的烧结粉末金属坯进行压缩是已知的(EP0552272B1，AT406836B)，由此获得大的无孔的表面层，这在齿轮的啮合区域显著增加了允许负荷能力。齿轮啮合区域的表面层的压缩(compaction)是通过压制工具(compression tool)进行的，该压制工具表现为至少一个齿轮的形式，具有与粉末金属坯的制齿相啮合的外制齿(external gearing)(EP0552272B1)或者内制齿(internal gearing)(AT406836B)，在其帮助下粉末金属坯的齿侧面和压制工具之间的滑动速度被降低。此外，使用与粉末金属坯的制齿(gearing)相啮合的蜗杆作为压制工具是已知的(WO0043148A1)，其中蜗杆的轴线横向地穿过粉末金属坯的轴线。但是，不论所使用的压制工具的类型，危险在于在压制工具和容纳齿轮的心轴之间局部出现的压缩力将导致整个轮横截面的塑性变形，这不仅会产生两个侧面的压缩不足，而且也导致轮圆周的不允许的扩大，尤其在相对于齿根圆具有相对大的内部直径的齿轮中。为了避免这种缺点，已经建议(AT412955B)在整个圆周的两个前面压缩过程中径向卡住粉末金属坯，这需要另外的措施，但是，这不能阻止在滚动力的振动，因此由于交替的重叠条件而出现振动激发，但是，这导致工具和工件的应力增加并且从而导致性能的限制。

最后，利用矩阵工具来压缩由压制和烧结的粉末金属坯生产的齿轮的齿基部和齿侧面(US6168754B1)是已知的，该矩阵工具具有互相紧随的矩阵板，其轴向间距具有用于粉末金属坯的阶段状变小的通道横截面，从而可以使用柱塞(plunger)通过矩阵工具来轴向挤压粉末金属坯。因为在粉末金属坯的整个外周上的同时压缩，可以为压缩齿区域确保好的尺寸稳定性。但是，该尺寸稳定性通过工件和工具之间的唯一的滑动摩擦获得，这导致工具增加的磨损和工件上相应的磨损。

发明内容

因此，本发明基于实施用于生产在开始处描述的类型的齿轮的方法的目的，该方法是以这样的方式实施：在压缩齿的过程中可以确保齿轮的良好的尺寸稳定性，而不必接受过多的工具磨损或更高的工具和/或工件应力。

由于通过构成压制工具的成型辊子向粉末金属坯轴向的滚动而在整个外周上同时压缩粉末金属坯，本发明实现了上述目的。

通过在粉末金属坯轴向方向上的滚动具有相应于齿横截面的相反形状的轮廓的成型辊子，首先实现了没有磨损的光滑的工件表面。因为成型辊子另外地在粉末金属坯的整个外周上同时能起作用并且相应地均匀并对称地装载齿，可以确保高的尺寸稳定性。所有齿的同时压缩另外避免了振动激励，其可以导致工具或工件的应力增加，因此相对高的处理速度和从而生产方法的成本效率改进成为可能。

为了在加工余量的区域在齿表面压缩上施加另外的影响，成型辊子可以在具有预先确定的滑动的粉末金属坯上滚动。在这样的情况下，在塑性变形过程中材料的流动可以至少局部由出现在成型辊子和工件之间的滑动上的滑动摩擦支撑。

为了实现生产方法，可以使用一装置作为具有保持器和具有至少一个压制工具的基础，所述保持器用于经压制和烧结并具有加工余量的齿轮的粉末金属坯，所述压制工具形成与粉末金属坯的制齿相啮合的相对的制齿。对于来自这种类型的已知装置的区别，该压制工具包括形成所述相对的制齿的成型辊子的封闭轮缘，所述成型辊子的轴位于与粉末金属坯的轴线垂直的共用的平面上，所述成型辊子沿围绕成型辊子的支撑主体的型槽被引导，型槽平行于粉末金属坯的轴线。因为成型辊子在共用的直径平面上互相无缝地相邻，可能具有弹性预应力，并且围绕与齿轮设计的外形相应的横截面，所以，相对于支撑主体共轴位移的用于粉末金属坯的轴向保持器足以因成型辊子沿着齿的滚动而轴向挤压粉末金属坯通过由成型辊子轮缘围绕的横截面，并且同时在加工余量的区域压缩粉末金属坯的齿。产生的滚动力可以有利地从成型辊子驱散到围绕成型辊子的支撑主体上，该支撑主体被提供有用于滚动成型辊子的轴向型槽，其中成型辊子逆着侧向错开被引导。