CH668726A5

CH668726A5 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING SLOPED GEARS BY COLD FORMING.

Info

Publication number: CH668726A5
Application number: CH40286A
Authority: CH
Inventors: Daniel Deriaz
Original assignee: Grob Ernst Fa
Priority date: 1986-02-03
Filing date: 1986-02-03
Publication date: 1989-01-31
Also published as: DE3632260C2; DE3632260A1; JPS62179841A

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and an apparatus for performing the method.

Nach dem bekannten Grob-Verfahren lassen sich durch Kaltumformen gerade, das heisst zur Zahnradachse parallel verlaufende Präzisionsverzahnungen herstellen. Bei der Herstellung von Schrägverzahnungen ergaben sich Probleme hinsichtlich der Präzision, die lange Jahre unüberwindlich erschienen. According to the well-known Grob process, cold forming, that is to say precision gears running parallel to the gear axis, can be produced. In the manufacture of helical gears, there were problems with precision that seemed insurmountable for many years.

Wenn man eine schräge Verzahnung spanend herstellt, verwendet man bekanntlich zur Erzeugung symmetrischer Zahnlücken ein symmetrisches Werkzeug, welches gegenüber dem zur Zahnungslängsrichtung vertikalen Zahnlük-kenschnitt auf beiden Seiten gleich viel zurückgenommen ist. When producing an oblique toothing by machining, it is known that a symmetrical tool is used to generate symmetrical tooth gaps, which is equally withdrawn on both sides compared to the tooth gap cut vertical to the longitudinal tooth direction.

Diese zum spanenden Herstellen der Schrägverzahnung bekannte Werkzeugform erhält man, wenn man mit einer weichen, etwas zu grossen, Werkzeugattrappe aus plastischem Material eine fertige Verzahnung mit symmetrischem Zahnlückenprofil zum Schein bearbeitet. This tool shape, which is known for machining the helical toothing, is obtained when a finished toothing with a symmetrical tooth gap profile is made to appear with a soft, somewhat too large, dummy tool made of plastic material.

Wenn man nach dem Grob-Verfahren mit einer weichen, etwas zu grossen, Walzenattrappe aus plastischem Material eine fertige Schrägverzahnung mit symmetrischem Zahnlük-kenprofil zum Schein bearbeitet dann erhält man eine sym2 If you use the rough process with a soft, somewhat too large, dummy dummy made of plastic to machine a finished helical toothing with a symmetrical tooth gap profile for the bill, you get a sym2

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metrische Walze, welche einen symmetrischen Profilschnitt aufweist, welcher gegenüber dem zur Zahnlängsrichtung vertikalen Zahnlückenschnitt auf beiden Seiten um gleich viel zurückgenommen ist. Metric roller, which has a symmetrical profile cut, which is withdrawn by the same amount on both sides compared to the tooth gap cut vertical to the tooth longitudinal direction.

Bevor man das so erhaltene Walzenprofil für eine Walze im tatsächlichen Grob-Verfahren einsetzen konnte musste es natürlich hinsichtlich der Materialrückfederung korrigiert werden, was naturgemäss auch symmetrisch erfolgte. Before the roll profile obtained in this way could be used for a roll in the actual rough process, it naturally had to be corrected with regard to the springback of the material, which naturally also took place symmetrically.

Verwendet man nun die so erhaltene korrigierte Walze zur Herstellung der genannten Schrägverzahnung, so entstehen eine Reihe von bislang nicht gut beherrschbaren Schwierigkeiten. Insbesondere ergibt sich nicht die im Grob-Verfahren bei geraden Verzahnungen erzielbare Präzision. If the corrected roller obtained in this way is now used to produce the helical toothing mentioned, a number of difficulties arise which have so far not been manageable. In particular, the precision that can be achieved in the coarse method with straight gears does not result.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und das an sich bekannte Grob-Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung auch für schräge Verzahnungen präziser, noch einfacher, noch sicherer und noch wirtschaftlicher zu machen. The object of the invention is to avoid this disadvantage and to make the known rough method and the device for its implementation more precise, even easier, more secure and more economical, even for oblique gears.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung zu seiner Durchführung vorgeschlagen. To achieve this object, the method characterized in claim 1 and the device according to the invention for carrying it out are proposed.

Die erfindungsgemässe Asymmetrie einer Walze ist nicht mit der Asymmetrie zu verwechseln, welche beim Walzen ungerader Zähnezahlen im Grob-Verfahren nötig ist. The asymmetry of a roller according to the invention is not to be confused with the asymmetry which is necessary when rolling odd numbers of teeth in the rough method.

Beim Walzen von geradlinigen Verzahnungen mit einer ungeraden Zähnezahl im Grob-Verfahren ist es bekanntlich erforderlich, zwei sich gegenüberliegende Walzen zur gleichen Seite des Werkstückes hin zu versetzen, damit sich die von den Walzen dem Werkstück erteilten Drehmomente aufheben. Dabei sind übrigens beide sich gegenüberliegende Walzen gegengleich. Das Walzenprofil ist dann zwar asymmetrisch aber entspricht im wesentlichen der Zahnlückenform. When rolling straight teeth with an odd number of teeth in the rough method, it is known that it is necessary to move two opposing rollers to the same side of the workpiece so that the torques imparted to the workpiece by the rollers cancel each other out. Incidentally, the two opposite rollers are opposite. The roller profile is then asymmetrical but essentially corresponds to the tooth gap shape.

Das vermochte bei Schrägverzahnungen die Schwierigkeiten nicht zu beseitigen. Vielmehr kommt die durch den Versatz bei ungeraden Zähnezahlen bedingte Asymmetrie zur nach der Erfindung gelehrten Asymmetrie hinzu; das führt dann übrigens zu vollkommen ungleichen Profilen der sich gegenüberliegenden Walzen. This could not eliminate the difficulties with helical gears. Rather, the asymmetry caused by the offset in the case of an odd number of teeth is added to the asymmetry taught according to the invention; Incidentally, this then leads to completely unequal profiles of the opposing rolls.

Der erfindungsgemässe Asymmetriebedarf ist darauf zurückzuführen, dass das von einer Walze beim Werkstückeingriff gebildete Profil nur teilweise innerhalb des Umfangs des Rohlings ausgebildet, also dort eingegraben wird. Der in Umfangrichtung weiter aussen gelegene Profilteil ist ausserhalb des Rohlingumfangs hinauswachsend. Dies im Gegensatz zu den spanenden Herstellungen von Verzahnungen. The asymmetry requirement according to the invention is due to the fact that the profile formed by a roller during workpiece engagement is only partially formed within the circumference of the blank, ie is buried there. The profile part located further outward in the circumferential direction grows outside the blank circumference. This is in contrast to the machining of gears.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Walze verwendet, deren Profilschnitt auf der einen Seite in genannter Weise vorzugsweise im Zahnkopfbereich zurückgenommen ist, während er auf der anderen Seite gegenüber dem besagten Zahnlückenschnitt im Zahnkopfbereich mindestens teilweise vergrössert ist. Man kann dann auch relativ grobe Verzahnungen bei relativ rascher Werkstückdrehung rasch bearbeiten. In a preferred embodiment of the invention, a roller is used whose profile cut on the one side is preferably withdrawn in the tooth head area in the aforementioned manner, while on the other side it is at least partially enlarged compared to the tooth gap cut in the tooth head area. It is then also possible to machine relatively coarse gears with relatively rapid workpiece rotation.

Bevorzugt ist eine Ausführungsform des Verfahrens bei der jeweilen wenigstens ein Teil einer Seite einer Zahnlücke durch eine erste Seite der Walze mindestens vorwiegend während der Annäherung der Walze an die Werkstückachse geformt wird, während jeweilen wenigstens ein Teil der anderen Seite dieser Zahnlücke zumindest vorwiegend während der darauffolgenden Entfernung der Walze von der Werkstückachse durch die zweite Walzenseite geformt wird. Das Formen umfasst dabei das Ausbilden und Fertigformen, welches natürlich immer nur auf einem kleinen Abschnitt der Flächen während eines Walzenangriffs erfolgt. An embodiment of the method is preferred in which at least a part of one side of a tooth gap is formed by a first side of the roller at least predominantly while the roller is approaching the workpiece axis, while at least a part of the other side of this tooth gap is at least predominantly during the subsequent one Removal of the roller from the workpiece axis is formed by the second roller side. Molding includes forming and finishing, which of course only ever takes place on a small section of the surface during a roll attack.

Dabei ist vorzugsweise die zweite Walzenseite jene, welche gegenüber dem besagten Zahnlückenschnitt immer zurückgenommen ist, wobei im Falle des Zurücknehmens beider Walzenseite die erste Walzenseite weniger zurückgenommen ist als die zweite Walzenseite. In this case, the second roller side is preferably that which is always withdrawn compared to the said tooth space cut, wherein if both roller sides are withdrawn, the first roller side is less withdrawn than the second roller side.

Die erste Walzenseite ist nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gegenüber dem besagten Zahnlük-kenschnitt im Zahnkopfbereich vergrössert. According to a preferred embodiment of the invention, the first roller side is enlarged in relation to the tooth gap cut in the tooth head region.

Bei geraden Zähnezahlen kann man, wie dies beim Grob-Verfahren an sich bekannt ist, die Walzen zweier gegenüberliegender Walzköpfe jeweilen gleichzeitig auf sich gegenüberliegende Seiten des Werkstückes angreifen lassen, wobei man an sich gleich profilierte aber gegengleich angeordnete Walzen verwenden kann. In the case of even numbers of teeth, as is known per se in the Grob method, the rollers of two opposing roller heads can each act on opposite sides of the workpiece at the same time, it being possible to use rollers with the same profile but oppositely arranged.

Bei ungeraden Zähnezahlen ist allerdings gegenüber dem bekannten Grob-Verfahren ein weiterer erheblicher Unterschied in der deutlichen Verschiedenheit der Walzen zu erblicken. In the case of odd numbers of teeth, however, there is a further considerable difference in the clear diversity of the rollers compared to the known Grob method.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung braucht sich nur wenig von den bekannten Grob-Vorrichtungen zu unterscheiden, nämlich soweit es hinsichtlich der Form der Walzen schon hinsichtlich des Verfahrens geschildert wurde. Dies gilt somit gleichermassen für die Vorrichtung und das Verfahren. Und doch ergibt sich eine wesentliche Verbesserung des Produktes. The device according to the invention need only differ slightly from the known rough devices, namely insofar as it has already been described with regard to the shape of the rollers with regard to the method. This applies equally to the device and the method. And yet there is a significant improvement in the product.

Die Erfindung ermöglicht es also, bei bescheidenem Aufwand, eine den technischen Erfahrungen von Jahrzehnten zuwiderlaufende grosse Verbesserung zu erhalten. The invention thus makes it possible, with modest effort, to obtain a major improvement which goes against the technical experience of decades.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der rein schematischen Zeichnung beispielsweise besprochen. Es zeigen: The invention is discussed below with reference to the purely schematic drawing, for example. Show it:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung im Zuge der Verfahrensausübung, 1 is a plan view of a device in the course of the process,

Fig. 2 ein gegenüber Fig. 1 vergrössertes Schaubild eines in Arbeit befindlichen Werkstücks, dem ein nach spanender Arbeitsweise in Herstellung befindliches Werkstück gegenübergestellt ist, und Fig. 2 is an enlarged diagram compared to Fig. 1 of a workpiece in progress, which is contrasted with a workpiece being machined after machining, and

Fig. 3 eine weiter vergrösserte Überlagerung des zur Verzahnungslängsrichtung vertikalen Zahnlückenschnitts und des Walzen-Profilschnitts. Fig. 3 shows a further enlarged superposition of the tooth gap cut vertical to the longitudinal direction of the toothing and the roll profile cut.

Die in Fig. 1 wiedergegebene Vorrichtung 1 hat ein Maschinengestell 2, an welchem zwei Walzköpfe 3 motorisch antreibbar gelagert sind. The device 1 shown in Fig. 1 has a machine frame 2, on which two roller heads 3 are motor-driven.

Jeder Walzkopf 3 ist in einem Walzkopfschlitten 30 gelagert, wobei er mit diesem Walzkopfschlitten 30 quer zum Werkstück W verstellbar ist. Zudem ist jeder Walzkopf 3 um eine in der Verstellrichtung (Doppelpfeil V) verlaufende Achse schwenkbar (quer verlaufender gekrümmter Doppelpfeil), damit die Umlaufbahn der Walzen 31 der Schrägheit der Verzahnung anpassbar ist. Each roller head 3 is mounted in a roller head slide 30, wherein it can be adjusted transversely to the workpiece W with this roller head slide 30. In addition, each roller head 3 can be pivoted about an axis running in the adjustment direction (double arrow V) (transverse curved double arrow), so that the orbit of the rollers 31 can be adapted to the inclination of the toothing.

In jedem Walzkopf 3 ist eine Walze 31 eingezeichnet, welche gerade am Werkstück W angreift, und man erkennt, dass das in Pfeilrichtung VA axial bewegte Werkstück vor dem Walzen einen geringeren Durchmesser hat als danach, wie dies beim Grob-Verfahren der Fall ist (vgl. auch Fig. 2). A roller 31 is shown in each roller head 3, which is currently engaging the workpiece W, and it can be seen that the workpiece axially moved in the direction of the arrow VA has a smaller diameter before rolling than afterwards, as is the case with the roughing method (cf. also Fig. 2).

Das Werkstück W ist in einer motorisch antreibbaren Zange 5 gehaltert und wird von dieser vorgeschoben, wobei es die Axialbewegung VA und die Rotationsbewegung VR ausführt. The workpiece W is held in a motor-driven pliers 5 and is advanced by it, performing the axial movement VA and the rotational movement VR.

Die Bewegung VA wird von einer durch Motor 61 gedrehten Schraubenspindel 6 abgeleitet, welche den Spindelwagen 60 antreibt, in dem die Zange 5 gelagert ist; die Bewegung VA muss mit dem Walzkopfantrieb nicht synchronisiert sein. The movement VA is derived from a screw spindle 6 rotated by motor 61, which drives the spindle carriage 60 in which the pliers 5 are mounted; the movement VA does not have to be synchronized with the roller head drive.

Die Rotationsbewegung VR der Zange 5 wird vom Motor 7 über das Getriebe 70 abgeleitet und ist (im gezeichneten Beispiel) durch elektronische Mittel sowohl mit der Rotationsbewegung der Walzköpfe 3 als auch mit der Rotationsbewegung der Schraubenspindel 6 synchronisiert. Die Synchronisation kann aber auch mechanisch erfolgen. The rotational movement VR of the pliers 5 is derived from the motor 7 via the gear 70 and (in the example shown) is synchronized by electronic means both with the rotational movement of the roller heads 3 and with the rotational movement of the screw spindle 6. The synchronization can also be done mechanically.

In Fig. 2 erkennt man miteinander fluchtend gezeichnet das Werkstück W, das mit einer im scheibenförmig gezeich5 2 shows the workpiece W drawn in alignment with one another, which is drawn with a disc-shaped one

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neten Walzkopf 3 gelagerten Walze 31 nach der Erfindung spanlosbearbeitet wird. Man erkennt auch ein damit fluchtend gezeichnetes Werkstück WF, das mit einer scheibenförmig gezeichneten Fräse FR spanend bearbeitet wird. Neten roller head 3 mounted roller 31 is machined according to the invention. One can also see a workpiece WF drawn in alignment with it, which is machined with a disk-shaped milling cutter FR.

Der Fertigdurchmesser D beider Werkstücke ist gleich. The finished diameter D of both workpieces is the same.

Der Fertigdurchmesser des durch Fräsen bearbeiteten Werkstücks WF ist gleich seinem Durchmesser vor der Bearbeitung. The finished diameter of the workpiece WF machined is the same as its diameter before machining.

Dagegen ist der Rohlings-Durchmesser E des spanlos nach der Erfindung bearbeiteten Werkstücks W kleiner als sein Fertigdurchmesser D. In contrast, the blank diameter E of the workpiece W machined without cutting according to the invention is smaller than its finished diameter D.

Der Eintrittswinkel A (zwischen der Eintrittsstelle des Fräsers FR in das Werkstück WF und der Stelle der grössten Eingriffstiefe des Fräsers FR in das Werkstück WF) ist gleich gross, wie der Austrittswinkel A (zwischen der Stelle der grössten Eingriffstiefe des Fräsers in das Werkstück WF und der Stelle des Austritts des Fräsers FR aus dem Werkstück WF, weil ja der Durchmesser D für den Rohling und das fertige Werkstück WF gleich ist. The entry angle A (between the entry point of the milling cutter FR into the workpiece WF and the location of the greatest depth of engagement of the milling cutter FR into the workpiece WF) is the same as the exit angle A (between the location of the maximum depth of engagement of the milling cutter into the workpiece WF and the point of exit of the milling cutter FR from the workpiece WF, because the diameter D for the blank and the finished workpiece WF is the same.

Dagegen ist der Eintrittswinkel B (zwischen der Stelle des Eintritts der Walze 31 in das Werkstück W bis zur Stelle der grössten Eingriffstiefe der Walze 31 in das Werkstück W) In contrast, the entry angle B (between the point of entry of the roller 31 into the workpiece W to the point of greatest depth of engagement of the roller 31 into the workpiece W)

kleiner als der Austrittswinkel A (zwischen der Stelle der grössten Eingriffstiefe der Walze 31 in das Werkstück W und der Stelle des Austritts der Walze 31 aus dem Werkstück W), weil der Rohlingsdurchmesser E des Werkstücks W kleiner als sein Fertigdurchmesser D ist. Auf diesen Unterschieden basiert die theoretische Deutung der Erfindungslehre. smaller than the exit angle A (between the location of the greatest engagement depth of the roller 31 in the workpiece W and the location of the exit of the roller 31 from the workpiece W), because the blank diameter E of the workpiece W is smaller than its finished diameter D. The theoretical interpretation of the theory of invention is based on these differences.

In Fig. 3 ist die Kontur eines zur Zahnungslängsrichtung vertikalen Zahnlückenschnitts Z und die Kontur des zugehörigen Walzenprofilschnitts WP mit seinen beiden Seiten WPl und WP2 überlagert gezeichnet. Man erkennt, dass im Zahnkopf die Walzenseite WPl gegenüber vorgewölbt und WP2 gegenüber Z zurückgenommen ist. In Fig. 3, the contour of a tooth gap cut Z vertical to the longitudinal tooth direction and the contour of the associated roller profile section WP are drawn with their two sides WP1 and WP2 superimposed. It can be seen that in the tooth head, the roller side WP1 is bulged opposite and WP2 is withdrawn compared to Z.

Beim Walzen wird nun beim Walzeneintritt in das Werkstück die eine Zahnflanke mit WP2 geformt, während mit WPl beim Austritt der Walze aus dem Werkstück die andere Zahnflanke geformt wird. When rolling, one tooth flank is now formed with WP2 when the roll enters the workpiece, while the other tooth flank is formed with WP1 when the roll exits the workpiece.

Die unterschiedliche Ausbildung der Walzenseiten erlaubt es nun erstmals, dass präzise Schrägverzahnungen wirtschaftlicher als bisher nach dem Grob-Verfahren herstellbar sind. Dies auf überraschend einfache Weise und ganz entgegen allen auf dem Stand der Technik basierenden Erwartungen. The different design of the roller sides now makes it possible for the first time that precise helical gears can be produced more economically than before using the Grob process. This is done in a surprisingly simple way and quite contrary to all expectations based on the state of the art.

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3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

668726 PATENT CLAIMS

1. Method for producing oblique gears by cold forming according to the Grob method, whereby a workpiece feed is carried out on the clamped workpiece, in which the workpiece is moved along and around its axis, while one with at least one ring-like profiled roller, which in a revolving roller head revolves like a planet, machined from the outside, with each roller, in rapid succession tailored to the tooth pitch-dependent workpiece feed, abrupt single rolling processes, in the same direction and mainly in the longitudinal direction of the toothing, in all tooth gaps in such a way that the single rolling processes are performed on one helical zone determined by the workpiece feed are lined up in the tooth gaps, and the individual rolling processes which follow one another in the same tooth gap in the longitudinal direction of the tooth are performed overlapping with respect to their attack on the workpiece, characterized in that: The workpiece is continuously rotated and machined to produce a symmetrical tooth gap cut with at least one roller having unequal sides, which roller has a profile cut (WP) which is at least on one side (WP 2) opposite a tooth gap cut (Z) vertical to the tooth longitudinal direction in the region of the tooth head is at least partially withdrawn.

2. The method according to claim 1, characterized in that a roller is used, the profile section (WP) on the other side (WP 1) compared to said tooth gap cut (Z) is at least partially enlarged in the tooth head region.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a roller is used, the profile section (WP) is uneven at least in that area which forms the head area of the toothing.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a roller is used, the profile section (WP) of said tooth gap cut (Z) practically does not deviate in the area which forms the root circle area of the toothing.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a part of a first side of a tooth gap is at least predominantly formed with a first roller side of a roller during an approach of the roller to the workpiece axis, and one with a second roller side of the roller Forms part of a second side of the tooth gap at least predominantly during a subsequent removal of the roller from the workpiece axis.

6. The method according to claim 5, characterized in that the second side of the tooth gap is formed by the second roller side, which is withdrawn with respect to the tooth gap cut vertical to the longitudinal tooth direction.

7. The method according to claim 6, characterized in that the first side of the tooth gap is formed by the first roller side, which is withdrawn at most less than the second roller side compared to the vertical tooth gap cut to the longitudinal tooth direction.

8. The method according to any one of claims 1 to 7 for the production of toothing with an even number of teeth, in which two rollers act simultaneously on the workpiece, characterized in that two, depending on the inclination of the teeth to the workpiece axis arranged opposite but basically the same rollers used .

9. The method according to any one of claims 1 to 7 for the production of teeth with an odd number of teeth, in which two rollers act on the workpiece at the same time, characterized in that the two unequal rollers revolve with their roller heads with an equal offset to the workpiece axis.

10. Apparatus for carrying out the method according to one of claims 1 to 9, with a machine frame, on which at least one revolving drivable roller head can be ascertained in various pivot positions and at least one rotatably mounted roller is provided therein, on which a longitudinally and circumferentially drivable workpiece feed is further provided Workpiece holder and a synchronization for synchronizing the workpiece feed with the roller head drive are provided, characterized in that the at least one roller (31) has an asymmetrical roller profile cut (WP), which roller profile cut (WP) on at least one roller side (WP2) opposite one to the longitudinal tooth direction (ZA) vertical tooth gap cut (Z) in the tooth head area is withdrawn.

11. The device according to claim 10, characterized in that the one roller side (WP1) compared to said tooth gap cut (Z) is enlarged in the tooth tip region.

12. The apparatus of claim 10 or 11, for the production of teeth with an even number of teeth, with two oppositely arranged drive-synchronized roller heads, in which at least one roller is mounted, each roller of each roller head simultaneously with a roller of the other roller head for workpiece engagement arrives, characterized in that the two respective rollers (31) which come into contact with the workpiece at the same time are designed to be the same or opposite.

13. The apparatus of claim 10 or 11, for producing teeth with an odd number of teeth, with two oppositely arranged drive-synchronized roller heads, in which at least one roller is mounted, each roller of each roller head simultaneously with a roller of the other roller head for workpiece engagement arrives, characterized in that the two respective rollers (31) which come into contact with the workpiece at the same time are constructed differently.