DE1204615B - Maschine zum Kaltwalzen gerader oder zu der Werkstueckachse schraeg verlaufender paralleler Zahnradzaehne oder anderer Profile am Umfang eines zylindrischen Werkstuecks - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B 21h

Deutsche Kl.: 7f-l

Nummer: 1204615

Aktenzeichen: M41515Ib/7f

Anmeldetag: 14. Mai 1959

Auslegetag: 11. November 1965

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Kaltwalzen gerader oder zu der Werkstückachse schräg verlaufender paralleler Zahnradzähne oder anderer Profile am Umfang eines zylindrischen und um seine Achse drehantreibbaren sowie relativ zum Werkzeug axial verschiebbaren Werkstückes durch in Profillängsrichtung mittels eines auf einer geschlossenen, ebenen Bahnkurve bewegbaren drehbaren Profilierwerkzeugs ausgeübte aufeinanderfolgende Teilwalzvorgänge.

Bei einer bekannten Maschine dieser Gattung sind am Umfang eines Schlagkopfes, der in zeitlich vorbestimmter Abhängigkeit von der Drehung des Werkstückes rotiert, mehrere frei drehbare Profilierwalzen angeordnet, die nacheinander auf das Werkstück einwirken. Jedes Profil bzw. jeder Zahn wird dabei nur durch so viele Teilwalzvorgänge geformt, wie Profilierwalzen am Umfang des Schlagkopfes angeordnet sind. Wenn man eine große Zahl von Profilierwalzen und damit einen sehr großen Umfang des rotierenden Schlagkopfes vermeiden will, kann man die Profile somit im formabwälzenden Verfahren zunächst nur vorformen. Die vorgeformten Zähne müssen nachfolgend durch eine genau der Zahnbzw. Lückenform entsprechende Profilwalze nachgeformt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der die Zähne oder anderen Profile in einem Arbeitsgang durch Kaltwalzen mit sehr hoher Genauigkeit hergestellt werden können.

Die Maschine gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Profilierwerkzeug eine Schnecke dient, deren Profil im Normalschnitt mindestens angenähert das Bezugsprofil (Zahnstangenprofil) für das zu erzeugende Profil ist, daß ein Drehantrieb für diese Schnecke und das Werkstück vorhanden ist, der in bekannter Weise beiden die dem zu erzeugenden Profil entsprechende relative Abwälzbewegung vermittelt, und daß die Schnecke zur Einhaltung der von der Abwälzbewegung unabhängigen Bahnbewegung sowohl in Profillängsrichtung als auch in radialer Richtung des Werkstückes hin und her bewegbar ist, wobei die Radialamplitude wesentlich kleiner als diejenige in Profillängsrichtung ist.

Abgesehen davon, daß mit der Maschine gemäß der Erfindung in einem Arbeitsgang abwälzbare Profile mit hoher Genauigkeit fertiggeformt werden können, hat diese Maschine auch noch weitere Vorteile. Im Gegensatz zu der Arbeitsweise der bekannten Maschine, bei welcher die Profilbildung durch

Maschine zum Kaltwalzen gerader oder zu der
Werkstückachse schräg verlaufender paralleler
Zahnradzähne oder anderer Profile am Umfang
eines zylindrischen Werkstücks

Anmelder:

Maag-Zahnräder & -Maschinen

Aktien-Gesellschaft, Zürich;

Albert Meyer, Thalwil;.

Otto Wenger, Zürich (Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dr. E. v. Pechmann, Patentanwälte,
München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

Albert Meyer, Thalwil;

Otto Wenger, Zürich (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 16. Mai 1958 (59 577)

schlagartige bzw. hämmernde Verformung erfolgt und die Profilierwerkzeuge in der Hauptsache in radialer Richtung wirken, so daß die Materialverdichtung hauptsächlich im Zahngrund auftritt, erfolgt bei der Maschine gemäß der Erfindung das Verformen bei normalen Arbeitsgeschwindigkeiten relativ langsam, knetend, jedoch mit nur kleinen zeitlichen Zwischenräumen von einem Eingriff zum anderen. Als Folge davon ist der gesamte Verformungsvorgang bei der Maschine gemäß der Erfindung schneller, bzw. es treten bei gleicher Verzahnungsleistung Verformungsgeschwindigkeiten auf, die um ein Vielfaches kleiner sind und eine entsprechend geringere Erwärmung zur Folge haben. Außerdem wird mittels der Maschine gemäß der Erfindung eine. Materialverdichtung nicht nur am Zahngrund, sondern insbesondere auch an den Zahnflanken erzielt, da das Profilierwerkzeug in der Hauptsache in Profillängsrichtung auf das Werkstück einwirkt.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten einer Maschine gemäß der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, zur Erläuterung der Erfindung dienenden Beschreibung eines zum Kaltwalzen von Zahnrädern dienenden Ausführungsbeispiels.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Mittelachse des zu bearbeitenden Werkstückes bzw. einen

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teilweisen. Querschnitt durch den Werkzeugträger längs der linie I-I der F i g. 2;

Fig. 2 zeigt drei sternförmig angeordnete Werkzeugträger teilweise im Längsschnitt bei der Bearbeitung eines im Querschnitt gezeigten zylindrischen Werkstückes;

Fig. 3 zeigt einen Teilausschnitt der erzeugten Verzahnung zur Erläuterung der Vorgänge beim. Profilieren;

Fig. 4 zeigt eine Anordnung zur Erzeugung von Zahnrädern mit Geradverzahnung mittels zweier einander gegenüberliegende Werkzeuge, wobei das Werkstück im Querschnitt dargestellt ist, im Schnitt längs der Linie IV-IV der F i g. 5;

F i g. 5 zeigt die gleiche Anordnung wie F i g. 4 im Schnitt längs der Linie V-V in F i g. 4;

Fig. 6 zeigt in der Anordnung gemäß Fig. 4 und 5, in Richtung des Pfeiles VI der Fig. 4 gesehen, die Lage der Werkzeuge zur Erzeugung der Geradverzahnung;

Fig. 7 zeigt in einer Ansicht entsprechend Fig. 6 in der Anordnung gemäß F i g. 4 bis 6 die Lage der Werkzeuge zur Erzeugung von Zahnrädern mit Schrägverzahnung aus einem zylindrischen Werkstück;

Fig. 8 zeigt, teilweise im Schnitt, eine Ausführungsform einer ganzen Einrichtung nach der Erfindung;

Fig. 9 zeigt einen Schnitt längs der Γ-Achse eines der Werkzeugträger der Einrichtung gemäß Fig. 8;

Fig. 10 zeigt den gleichen Werkzeugträger wie Fi g. 9 im Schnitt längs der Linie X-X;

Fig. 11 zeigt einen Schnitt nach der Linie XI-XI der F ig. 10;

Fig. 12 zeigt im gleichen Schnitt wie Fig. 11 eine Variante zur Fig. 11, und

Fig. 13 zeigt schematisch die hydraulisch-mechanische Steuerung für zusätzliche Bewegungen der Profilierwerkzeuge und des Werkstückes.

Ganz allgemein ausgedrückt wird beim Profilieren eines zylindrischen Werkstückes mit einer Maschine nach der Erfindung die äußere Partie des aus kalt verformbarem Metall bestehenden, zylindrischen Werkstückes A mehrfach hintereinander der Einwirkung mehrerer Profilierschnecken 1 ausgesetzt, welche, gegen die Mittelachse B des Werkstückes A gerichtet, eine rasche Bewegung ausführen, um am Werkstück A das gewünschte Profil zu prägen, das durch die Abwälzbewegung zwischen dem sich drehenden Werkstück A und dem Werkzeug 1 entsteht.

Diese Bewegung jedes Werkzeuges setzt sich zusammen aus einer Schwingung in Richtung der Achse X, d. h. in Längsrichtung der zu erzeugenden Verzahnung und einer Schwingung in Richtung der Achse Y, welche· in radialer Richtung zum Werkstück A verläuft. Die Werkzeuge führen somit relativ zum Werkstück eine Bewegung C (Fig. 1) aus, deren Bahn die Form einer flachen, gegen die Auslaufseite hin etwas ansteigenden Ellipse aufweist.

Gemäß F i g. 1 sind hierfür auf schwenkbaren und axial schwingenden Werkzeugträgern 3 die Profilierschnecken 1 mit ihren Drehachsen rechtwinklig zur Schwingungsachse Y, welche zugleich die Werkzeugträgerachse ist, gelagert. Die Werkzeugträger 3 sind in einem hier nicht gezeichneten Maschinengehäuse um die Achse Y schwenkbar und verschiebbar angeordnet und werden mechanisch in nicht dargestellter Weise in Schwingung versetzt.

Die Werkzeugträgerachse Y kann rechtwinklig

oder geneigt zur Mittelachse B des Werkstückes A angeordnet sein, wobei sich die Achsen Y der Werkzeugträger 3 mit der Mittelachse B stets in einem Punkte schneiden.

Infolge der Bewegung C und der daraus resultierenden, intermittierenden Berührung des Werkstükkes durch die Profilierschnecken rollen sich diese auf dem drehenden Werkstück ab, und diese Drehungen um ihre Längsachse werden über Wellen 5, welche untereinander im Getriebekasten 4 über ein nicht gezeigtes Getriebe drehverbunden sind, synchronisiert. Der Drehsinn der Profilierschnecken ist entgegengesetzt der Bewegungsrichtung der BewegungC, wie mit Pfeilen in Fig. 1 und 8 angedeutet ist. Während des Profilierens ist die Drehgeschwindigkeit der Profilierschnecken lein ganzzahliges Vielfaches der Drehgeschwindigkeit des Werkstückes^, d.h., während jeder vollständigen Umdrehung des

ao letzteren vollführt jede Profilierschnecke 1 eine Mehrzahl vollständiger Umdrehungen, und zwar mindestens eine für jede am Werkstück A herzustellende Lücke.

Das Werkstück ^4 wird während dem Profiliervorgang längs der Achsel? durch axiales Vorschieben in Richtung G geschoben. Hierbei kann diese Bewegung in axialer Richtung mechanisch, elektrisch oder hydraulisch betätigt, erfolgen. Das Werkstück ^t wird also zusätzlich zu seiner Drehung in seiner ursprünglichen zylindrischen Form langsam zwischen

■ ; den bewegten Profilierschnecken 1 durchgeschoben, so daß durch die Einwirkung der letzteren vorerst kleine Lücken entstehen, welche sich bei fortschreitendem Arbeitsprozeß ständig vergrößern, bis das gewünschte Profil entstanden ist. Die kontinuierliche Drehbewegung und das axiale Vorschieben, verbunden mit den entsprechenden Bewegungen der Profilierschnecken 1, lassen in der Randzone des Werkstückes A..-durch Abwälzen beispielsweise Zahnrad- profile entstehen, die einen sehr genauen Rundlauf und eine hervorragende Oberflächengüte der Zahnflanken aufweisen.

Die das Werkstücke tragende Einspannvorrichtung, Spannfutter' oder Spannzange, sitzt wie beispielsweise bei Drehbänken auf einer Spindel, die in einem Schlitten, welcher sich auf einem Maschinenbett längs des zu erzeugenden Profils verschieben läßt, gelagert ist, und gestattet die Herstellung von Profillängen, die angenähert der Weglänge des Schlittens entsprechen. Auf diese Weise ist es möglich, lange Profilkörper zu erzeugen, die nachher in einzelne Abschnitte getrennt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, einzelne oder mehrere Werkstücke zugleich auf einem Werkstückträger aufzuspannen, wie dies bei der Fabrikation von Zahnrädern üblich ist.

F i g. 2 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform zur Herstellung von Zahnrädern oder abwälzbaren Profilen von einem Werkstück A aus, mittels drei sternförmig angeordneten Werkzeugträgern 3. Die Achsen Y dieser Träger 3 schneiden sich in einem Punkt der Mittelachse B des Werkstückes, so daß von der Lagerung desselben keine Radialkräfte aufgenommen werden müssen. Die drei Achsen Y weisen zudem unter sich in ihren Teilwinkeln <x, β, γ Unregelmäßigkeiten von einer Winkelsekunde bis zu 15 Winkelgraden auf. Durch diese unregelmäßige Winkelteilung wird erreicht, daß eine selbsttätige

Korrektur des sich auf dem Werkstück A bildenden Profils stattfindet, wenn das Werkstück ,4 ein nicht homogenes Gefüge und daraus resultierende Härteunterschiede aufweisen sollte. Wie schematisch in F i g. 2 gezeigt ist, sind die Drehbewegungen der Profilierschnecken über deren Wellen 5 und Getrieben in Getriebekasten 4 zwangssynchronisiert.

Zur Herstellung eines Zahnrades mit der Anordnung gemäß F i g. 2 wird so vorgegangen:

Als Werkstücke wird eine zylindrische Stange, z.B. Stahl gewählt, deren Außendurchmesser d (Fig. 1) ungefähr dem Teilkreisdurchmesser des herzustellenden Zahnrades entspricht. Dieses Werkstück wird in die Einspannvorrichtung gespannt, worauf die Werkzeuge, d. h. die Profilierschnecken 1, radial dazu so eingestellt werden, daß der Abstand des Zahnkopfes der Werkzeuge am inneren Ende der Hubbewegung in Richtung der Achse Y entsprechend der Stellung in F i g. 1 dieser Schnecken zur Werkstückachse B dem Fußkreisradius ί des herzustellenden Zahnrades entspricht. Hierauf werden die Werkzeuge in Bewegung gesetzt, derart, daß sie ihre Bewegungen C in der Ebene ausführen, welche die zu bearbeitende Profilbahn enthält. Gleichzeitig wird dem Werkstück über die Bespannvorrichtung eine Vorschubbewegung gegen die zwischen den Werkzeugen liegende Arbeitszone erteilt sowie eine Drehbewegung um seine Achse B, die auf die Bewegung der Werkzeuge und auf die gewünschte Zähnezahl abgestimmt ist. Diese Drehung wird über ein nicht dargestelltes Teil- und Wechselgetriebe auf die Welle 5 und damit auf die Werkzeuge übertragen. Sobald die Stirnfläche des Werkzeuges in den Bereich der arbeitenden Werkzeuge gelangt, werden durch diese bei jeder Schwingung Kerben in das Werkstück eingewalzt, die sich infolge der Drehbewegung desselben auf den ganzen Umfang verteilen und durch den Vorschub des Werkstückes die gewünschten Profile erzeugen, wie aus der Fig. 1 und 3 ohne weiteres verständlich ist. Hierbei bildet das durch die Erzeugung der Lücken verdrängte Material m (F i g. 3) den über den Teilkreis vorstehenden Zahnkopf k. Durch diese Dreh-, Schwing- und Vorschubbewegungen sind alle Werkzeuge an der Erzeugung sämtlicher Zahnflanken beteiligt, wodurch eine absolute Gleichmäßigkeit der Werkstücke gewährleistet ist.

In den F i g. 4 bis 7 ist eine Anordnung gezeigt, mittels welcher wahlweise Zahnräder mit Geradverzahnung (Fig. 4 bis 6) oder Schrägverzahnung (F i g. 7) erzeugt werden können. Auf das wiederum mit A bezeichnete Werkstück wirken zwei als Werkzeug dienende Profilierschnecken 1, die in Werkzeugträgern 3 gehalten sind. Die von einem der Werkzeuge auf das Werkstück übermittelten Verformungskräfte werden durch das gegenüber angeordnete zweite Werkzeug kompensiert. Die Achsen Y der beiden Werkzeugträger 3 schneiden sich mit der Achse B des Werkstückes A, so daß bei gleichzeitiger Einwirkung der beiden Werkzeugträger 3 von der Lagerung des Werkstückes A kerne Kräfte aufgenommen werden müssen.

Bei der Herstellung von geradverzahnten Stirnrädern (Fig. 4 bis 6), bei denen also die Nuten genau parallel zur Achse B des Werkstückes A verlaufen, werden — wie dies F i g. 6 zeigt — die Achsen der Profilierschnecken 1 so verschwenkt, daß deren Flankenlinien im Tangentialschnitt auf der Arbeitsseite parallel zur Werkstücklängsachse B verlaufen, d. h., sie müssen um den Winkel φ, der dem Steigungswinkel des Schneckenprofils entspricht, geschwenkt werden.

Selbstverständlich ist auch die Herstellung schrägverzahnter Stirnräder möglich, wie dies F i g. 7 zeigt. Zu diesem Zweck werden die Werkzeugachsen der Profilierschnecken 1 zur Drehachse B des Werkstückes A so geschwenkt, daß die Flankenlinien im

ίο Tangentialschnitt auf der Arbeitsseite der Profilierschnecken 1 mit dem gewünschten Zahnschrägwinkel genau fluchten. Das ganzzahlige Drehverhältnis zwischen Profilierschnecke 1 und dem Werkstück A bleibt der gewünschten Zähnezahl entsprechend soweit bestehen, jedoch muß die Drehzahl des Werkstückes entsprechend dem Zahnschrägwinkel und dem Vorschub wie bei normalen Verzahnungsmaschinen angepaßt werden.

Zur Herstellung eines Zahnrades mit Gerad- oder

ao Schrägverzahnung gemäß F i g. 4 bis 7 wird wie beim Beispiel gemäß F i g. 2 als Werkstück eine zylindrische Stange in eine Spannvorrichtung eingespannt, wobei wiederum der Außendurchmesserd (Fig. 1) ungefähr dem Teilkreisdurchmesser φ (Fig.. 1) des herzustellenden Zahnrades entspricht. Hierauf werden die Profilierschnecken radial zum Werkstück so eingestellt, wie dies beim ersten Beispiel erläutert wurde, wobei noch die'Verschwenkung der Werkzeugachse, je nachdem, ob Schräg- oder Geradverzahnung gewünscht ist, eingestellt wird. Hierauf werden die Werkzeuge in Bewegung versetzt. Die Bewegungen der Werkzeuge und des Werkstückes können dieselben sein, wie im ersten Beispiel erläutert, d. h., das Werkstück wird um seine Achse gedreht und vorgeschoben, während die Werkzeuge die in bezug auf Fig. 1 erläuterte ellipsenförmige Bewegung C ausführen.

Bei der Herstellung von bestimmten Verzahnungsarten hat sich aber bei diesem Bewegungsablauf ge- zeigt, daß sich infolge der Wälzbewegungen der Profilierschnecken 1 im Werkstück^ Abweichungen von der gewünschten Zahnrichtung einstellen können.

Dies wird durch eine zusätzliche axiale Hin- und Herbewegung der ProfUierschnecken, verbunden mit einer zusätzlichen, auf die erste abgestimmte oszillierende Drehbewegung des Werkstückes um seine Achse B vermieden.

Diese zusätzliche Hin- und Herbewegung der Werkzeuge erfolgt senkrecht zur gewünschten Zahnrichtung, d. h. senkrecht zur Ebene der Bewegung C (Fig. 1). Sie wird so eingestellt, daß bei jeder zweiten Bewegung C des Werkzeuges dieses eine Hinbewegung ν (Fig. 4) senkrecht zur EbeneC ausführt, während bei den dazwischenliegenden Bewegungen C die Herbewegung u erfolgt.

Wenn somit die Zahnrichtung nach einer Seite abweicht,"so werden die Hübe u oder ν des Werkzeuges so eingestellt,, daß sie vor oder nach dem Auftreffen des Werkzeuges auf dem Werkstück, d. h. vor oder nach dem Walzbeginn, eingeleitet werden, so daß das Werkzeug an einer Flanke des erzeugten Zahnrades langer zur Einwirkung kommt als an der gegenüberliegenden und damit die Abweichung kompensiert.

Die Größe der zusätzlichen Hubbewegungen u oder ν entspricht höchstens der Wälzstrecke, herrührend' von einem Arbeitshub in Richtung Z (F i g. 1), d. h. u oder ν = χ tg φ, wobei χ = Hub in

Richtung X und φ der Steigungswink ^

schnecke bedeutet. "" " ' - -' "c:^s &^?a _;=d .5·

Die zusätzliche oszillierende Drehbewegung des Werkstückes entspricht genau der Hubbewegung u bzw. ν im Wälzkreis der zu erzeugenden Verzahnung.

Mit der beschriebenen Maschine können auch ebene Flächen oder einzelne Nuten auf der Außenseite eines Werkstückes A erzeugt werden, indem die Werkzeuge die entsprechenden Profilformen aufweisen und das Werkstück^ längs.seiner AchseB durch die Arbeitszone mit oder ohne zusätzliche Verdrehung geschoben wixd.

Die Maschine läßt sich selbstverständlich auch so ausführen, daß das Werkstück in axialer Richtung fest eingespannt bleibt und die Vorschubbewegung xs in Richtung der zu erzeugenden Profilbahn von den Profilierwerkzeugen ausgeführt wird.

In den F i g. 8 bis 13 ist etwas mehr im Detail eine Einrichtung mit Varianten gezeigt, mittels welcher m der beschriebenen Weise zylindrische Werk- ao stücke spanlos profiliert werden können.

Die in Fig. 8 dargestellte Einrichtung umfaßt einen auf einer horizontalen Führung 10 verschiebbar angeordneten Spindelstock 11, der mit einer Spannvorrichtung 12 zum Einspannen eines Werk-Stückes 12 versehen ist. In der Drehachse und gegenüberliegend zum Spindelstock 11 ist auf einer Führung 13, die mit der Führung 10 fluchtet, ein Gegenhalter 14 mit einem hydraulischen Vorschubantrieb 15 angeordnet.

In der vertikalen Ebene durch die Werkstückachse B befinden sich beidseitig von dieser zwei um ihre Achsen Y schwenkbar gelagerte Werkzeugträger 3, deren Achsen Y genau fluchten und in der erwähnten Ebene senkrecht zur Werkstückachse B liegen.

Ein Motor 16 treibt über ein in einem Gehäuse 17 angeordnetes, nicht dargestelltes Nockengetriebe für jeden Werkzeugträger 3 zwei Treibkolben, die über Leitungen 20 bzw. 21 den Arbeitskolben 18 bzw. 19 (Fig. 9) die für das Werkzeug nötige Bewegung hydraulisch erteilen. Bei dieser Bewegung handelt es sich um kleine Schwingungen in Richtung der Achse Y des Kolbens 18 und somit des Werkzeugträgers 3 sowie um Schwingungen in Längsrichtung der zu erzeugenden Verzahnung in Richtung der Achse X. Die Werkzeuge 1 führen somit relativ zum Werkstücke eine BewegungC aus, deren Bahn die Form einer flachen, gegen die Auslaufseite hin etwas ansteigenden, d.h. sich vom Werkstück abhebenden Ellipse aufweist.

Die Einstellung der Werkzeugträger in Richtung der Achse Y für den gewünschten Werkstückdurchmesser erfolgt mittels einer im Maschinengehäuse, das hier als Preßrahmen 22 mit Zugankern 23 au&t gebildet ist, gelagerten Ringmutter 24. DiejjLeichzeitige Einstellung der einander gegenüberliegenden Werkzeugträger 3 geschieht mittelr Wittes Handantriebes 25. . "

Für die Rücklaufbewegung der Werkzeugträger 3 in Richtung der Achse Y und zur Aufhebung von Spiel dient ein dauernd unter Öldruck stehender Kolben 62.

Als Werkzeuge dienen bei der dargestellten Einrichtung Profilierschnecken 1 entsprechend den Fig. 1 bis 7, die um die Achse Y schwenkbar in Supporten26 (Fig. 9, 10) drehbar gelagert sind. Die Supports 26 sind ihrerseits mit Drehzapfen 27 in einem Schlittensupport 28 geführt, welcher am Werkzeugträger 3 unter der Wirkung des Kolbens 19 rechtwinklig zur Achse Y in einer Geradführung läuft.

Der im Schlittensuppqrt 28 schwenkbar gelagerte Support 26 dient zur Einstellung des Steigungswinkels der Profilierschnecken 1. Durch Verschwenkung der Werkzeugträger 3 um ihre Achse Y wird die Laufrichtung des Schlittensupports 28 so eingestellt, daß sie mit der zu erzeugenden Profilbahn genau übereinstimmt.

Die Drehbewegung der Profilschnecken 1 wird mittels Kegelräder 29, 30 bzw. 31, 32 (Fig. 10) und Gelenkwellen 33 auf Antriebswellen 34 übertragen. Um die Drehbewegung der Antriebswellen 34 trotz der axialen Schwingbewegung der Werkzeugträger übertragen zu können, sind gleitende Keilwellenverbindungen 35 eingebaut. Die Antriebswellen 34 der Profilierschnecken sind über Getriebe 36 und eine Verbindungswelle 37 starr drehverbunden. Eine Verstellkupplung 38 erlaubt die Einstellung der Profilierschnecken für den richtigen Eingriff der Zähne im Werkstück (Phaseneinstellung).

Die Profilierschnecken 1 der beiden Werkzeugträger sind weiter über einen Winkeltrieb 39, eine Welle 40, einen Winkeltrieb 41, ein Differentialgetriebe 42, eine Welle 43, einen Winkeltrieb 44 mit einem Regelgetriebe 45 verbunden, von dem aus über einen Hilfsmotor 46 eine gleichmäßige Drehzahl der Werkzeuge aufrechterhalten wird.

Zur Wälzbewegung zwischen den Profilierschnekkenl und dem WerkstückA, d.h. zur Aufrechterhaltung eines starren Drehverhältnisses zwischen diesen beiden entsprechend der gewünschten Zähnezahl am Werkstück, dient ein weiterer Getriebezug über eine Welle 47, eine Wechselradgruppe 48, eine Keilwelle 49 und ein Teilgetriebe 50 im Spiindelstock 11.

Zur Erzeugung eines konstanten Vorschubes des Werkstückes A in seiner Achsrichtung gegenüber den Werkzeugen dient ein von der Keilwelle 49 abzweigendes Vorschub-Stufengetriebe 51, das über eine Hohlwelle 52, eine Kupplung 53 und ein Getriebe 54 mit einer Vorschubmutter 55 drehverbunden ist. Durch Drehen der letzteren wird eine Gewindehohlspindel 56, die sich auf dem Spindelstock 11 abstützt, in Richtung der Achse B des Werkstückes A verschoben.

Für die Herstellung schrägverzahnter Stirnräder ist eine zusätzliche Verdrehung des Werkstückes A gegenüber den Profilierschnecken 1 im entsprechenden Verhältnis zum Vorschub notwendig. Diese zusätzliche Verdrehung wird über eine Welle 57, eine Wechselgruppe 58 und eine Welle 59 zu einem Differentialgetriebe 42 erhalten.

Für die Schnellverstellung in Vorschubrichtung ist ein Hilfsmotor 60 angeordnet, der über eine Kettenübertragung 61 direkt die Welle 57 treibt.

Der Werkzeugträger gemäß F i g. 9 bis 11 ist so gebaut, daß mit den Profilierschnecken eine zusätzliche axiale Hin- und Herbewegung ausgeführt werden kann. Diese Zusatzbewegung, verbunden mit einer entsprechenden oszillierenden Drehbewegung des Werkstückes dient dazu, eventuelle Abweichungen von der gewünschten Zahnrichtung zu kompensieren.

Die axiale Hin- und Herbewegung der Profilierschnecke wird dadurch erzeugt, daß ein Kolben 63 über ein Zahnritzel 64 zwei gleiche, in ihrer Längs-

ίο

richtung konische Keile 65 in der Schlittenführung des Supportes 28 bewegt.

Eine andere Ausführung für die zusätzliche axiale Hin- und Herbewegung der Profilierschnecken zeigt Fig. 12, gemäß welcher ein Kolben70 über einen Hebel 71 zwei in ihrer Längsrichtung konische Keile 65, die in der Schlittenführung des Supports 28 sich bewegen, die gewünschte Hin- und Herbewegung der Profilierschnecke erzeugt.

triebe auf die Profilierschnecken übertragen wird. Sobald die Stirnfläche des Werkstückes in den Bereich der schwingenden Werkzeuge gelangt, werden durch diese bei jeder Schwingung Kerben in das Werkstück eingewalzt, die sich infolge der Drehbewegung desselben auf den ganzen Umfang verteilen und durch den Vorschub des Werkstückes die gewünschten Profile erzeugen. Hierbei bildet das durch die Erzeugung der Nuten verdrängte Material den

alle Werkzeuge an der Erzeugung sämtlicher Zahnflanken beteiligt, wodurch eine absolute Gleichmäßigkeit der Werkstücke gewährleistet ist.

Für die Herstellung schrägverzahnter Stirnräder werden die Längsachsen der Profilierschnecken 1 zur Drehachse B des Werkstückes ^4 so geschwenkt, daß die Flankenlinien im Tangentialschnitt auf der Arbeitsseite der Profilierschnecken 1 mit dem ge-

Dieser Hin- und Herbewegung entsprechend muß io über den Teilkreis vorstehenden Zahnkopf. Durch der konstanten Drehbewegung des Werkstückes eine diese Dreh-, Schwing- und Vorschubbewegungen sind oszillierende Drehbewegung überlagert werden. Der
Antrieb dieser beiden Bewegungen erfolgt vom
Motor 16 über ein im Gehäuse 17 untergebrachtes,
gegen das die Werkzeugträger 3 antreibende Nok- 15
kengetriebe drehverstellbares Nockengetriebe 75
(F i g. 13), das einen Kolben 76 treibt, der über eine
Leitung 77 den Kolben 63 betätigt, sowie einen Kolben 78, der über eine verstellbare Hebelübersetzung

79 eine Teilschnecke 72 im Getriebe 50 axial hin- 20 wünschten Zahnschrägungswinkel genau fluchten, und herbewegt, so daß über ein Teilschneckenrad 73 Das ganzzahlige Drehverhältnis zwischen Profilierschnecke 1 und dem Werkstück A bleibt der gewünschten Zähnezahl entsprechend soweit bestehen, jedoch muß die Drehzahl des Werkstückes entspreübersetzung eingestellt werden. Die Speisung der er- 25 chend dem Zahnschrägwinkel und dem Vorschub wähnten hydraulischen Organe erfolgt über Zuleitun- wie bei normalen Verzahnungsmaschinen korrigiert

werden.

Bei der Herstellung von bestimmten Verzahnungsarten hat sich aber bei diesem Bewegungsablauf gezeigt, daß sich infolge der Wälzbewegungen der Profilierschnecken 1 im Werkstück A Abweichungen von der gewünschten Zahnrichtung einstellen können.

Dies wird durch die im Zusammenhang mit F i g. 9

und während den dazwischenliegenden Bewegun- 35 bis 12 erläuterte zusätzliche axiale Hin-und Herbegen C diese die Herbewegung ausführen. wegung der Profilierschnecken, verbunden mit der

eine oszillierende Drehbewegung des Werkstückes entsteht. Je nach Werkstückdurchmesser kann der oszillierende Drehwinkel an der erwähnten Hebelgen 80 und Nachfüllventile 81. Zur Sicherung sind Maximalventile 82 vorgesehen. Die Öldruckanschlüsse 83, 84 bewirken die Rücklaufbewegungen der Teilschnecke 72 und der Kolben 63 und 70.

Der Antrieb der Schwingbewegung C ist gegen den Antrieb der Hin- und Herbewegung der Profilierwerkzeuge so abgestimmt, daß bei jeder zweiten Bewegung C der Werkzeuge diese eine Hinbewegung

Zur Herstellung eines Zahnrades mit der Einrichtung gemäß F i g. 8 wird so vorgegangen:

Als Werkstücke wird eine zylindrische Stange, z. B. aus Stahl, gewählt, deren Außendurchmesser ungefähr dem Teilkreisdurchmesser des herzustellenden Zahnrades entspricht. Dieses Werkstück wird in die Einspannvorrichtung 12 gespannt, worauf die Profilierschnecken 1 mittels der Handverstellung 25

zusätzlichen, auf die erste abgestimmte oszillierenden Drehbewegung des Werkstückes um seine Achse B vermieden.

Diese zusätzliche Hin- und Herbewegung der Werkzeuge erfolgt senkrecht zur gewünschten Zahnrichtung, d. h. senkrecht zur Ebene der Bewegung C (F i g. 1). Sie wird so eingestellt, daß bei jeder zweiten Bewegung C des Werkzeuges dieses eine Hinbe-

radial dazu so eingestellt werden, daß der Abstand 45 wegung senkrecht zur Ebene der Bewegung C ausdes Zahnkopfes der Werkzeuge am inneren Ende der führt, während bei den dazwischenliegenden Bewe-Hubbewegung in Richtung der Achse Y entspre- gungen C die Herbewegung erfolgt, chend der Stellung in Fig. 1 dieser Schnecken zur Die beschriebene Maschine gestattet die Herstel-Werkstückachse B gleich dem Fußkreisradius des lung von abwälzbaren Profilen in der äußeren Zone herzustellenden Zahnrades entspricht. Ferner werden 50 eines Werkstückes, und zwar ist es möglich, die Profiüber den Support 26 die Steigungswinkel der Profi- lierschnecken mit Zahnstangenprofil alle vorkommenlierschnecken und am Schlittensupport 28 der Winkel den Zähnezahlen auch mit den sogenannten Profilfür die gewünschte Zahnrichtung eingestellt. Für die korrekturen (Profilverschiebung) herzustellen. Es ist gewünschte Zähnezahl des Werkstückes werden dann also nicht mehr, wie bei den herkömmlichen Einin der Wechselgruppe 48 die entsprechenden Zahn- 55 richtungen notwendig, für jede ZähnezaM oder radsätze eingesetzt, und für den gewünschten Stei- Zähnezahlgrappen ein spezielles Fomwerkzeug vorgungswinkel der Verzahnung werden in der Wech- zusehen.

selgruppe 58 ebenfalls die entsprechenden Zahnrad- Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Einrich-

sätze eingesetzt. Hierauf werden die Motoren 16 und rung ist darin zu sehen, daß infolge der gegenüber-

46 eingeschaltet und damit die Werkzeuge in Bewe- 60 liegenden Anordnung der Werkzeuge von der Lage-

gung gesetzt, die ihre Bewegungen C in der Ebene rung des Werkstückes keine Radialkräfte aufgenom-

ausführen, welche die zu bearbeitende Profilbahn men werden müssen.

enthält. Gleichzeitig wird durch Kuppeln des Vor- Selbstverständlich könnte die ganze Einrichtung schubgetriebes 51 mittels der Kupplung 53 dem auch so konstruiert werden, daß das Werkstück in Werkstück über die Einspannvorrichtung die Vor- 65 axialer Richtung fest eingespannt bleibt und die Vorschubbewegung gegen die zwischen den Werkzeugen Schubbewegung in Richtung der zu erzeugenden liegende Arbeitszone erteilt sowie die Drehbewegung Profilbahn von den Profilierwerkzeugen ausgeführt um seine Achse B, die über die beschriebenen Ge- wird.

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Ferner könnten auch mehr als zwei Werkzeuge zentrisch um die Werkstückmittelachse angeordnet werden, und zwar vorzugsweise so, daß sich ihre Schwenkachsen in einem Punkte der Werkstückmittelachse schneiden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Maschine zum Kaltwalzen gerader oder zu der Werkstückachse schräg verlaufender, paralleler Zahnradzähne oder anderer Profile am Umfang eines zylindrischen und um seine Achse drehantreibbaren sowie relativ zum Werkzeug axial verschiebbaren Werkstückes durch in Profillängsrichtung mittels eines auf einer geschlossenen ebenen Bahnkurve bewegbaren drehbaren' Profilierwerkzeuges ausgeübte aufeinanderfolgende Teilwalzvorgänge, dadurch gekennzeichnet, daß als Profilierwerkzeug eine Schnecke (1) dient, deren Profil im Normalschnitt 20' mindestens angenähert das Bezugsprofil (Zahnstangenprofil) für das zu erzeugende Profil ist, daß ein Drehantrieb (29 bis 50) für diese Schnecke und das Werkstück (A) vorhanden ist, der in bekannter Weise beiden die dem zu erzeugenden Profil entsprechende relative Abwälzbewegung vermittelt, und daß die Schnecke zur Einhaltung der von der Abwälzbewegung unabhängigen Bahnbewegung sowohl in Profillängsrichtung (Z) als auch in radialer Richtung (Y) des Werkstükkes hin- und herbewegbar ist, wobei die Radialamplitude wesentlich kleiner als diejenige in Profillängsrichtung ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (1) während des Teilwalzvorganges in Profillängsrichtung im wesentlichen mit der Abrollgeschwindigkeit ihrer Profilmitte bewegbar ist.

3. Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Bewegungskomponente der Schnecke (1) in radialer Richtung (Y) kleiner ist als die Höhe des zu erzeugenden Profils.

4. Maschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (1) zusätzlich in ihrer Achsrichtung hin- und herbewegbar ist ■ und das Werkstück (A) zur Aufrechterhaltung der Abwälzbewegung zusätzlich zu der konstanten Abwälzbewegung im gleichen Takt mit der axialen Hin- und Herbewegung der Schnecke gleichzeitig hin- und herdrehantreibbar ist.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Hin- und Herbewegung (u, v) der Schnecke (1) in ihrer Achsrichtung auf die Bewegung der Schnecke auf der geschlossenen Bahnkurve (c) so abgestimmt ist, daß auf jeder Bewegung in Achsrichtung (u oder v) eine vollständige Umlaufbewegung auf der Bahnkurve (C) kommt.

6. Maschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schnecke (1) tragende Werkzeugträger (3) um eine die Werkstückachse schneidende Achse (Y) im Winkel einstellbar ist.

7. Maschine nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens zwei gleichmäßig über den Umfang des Werkstückes (A) verteilt angeordnete und gleichzeitig Teilwalzvorgänge ausführende Schnecken (1).

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von drei oder mehr Schnecken (1) die Abstandwinkel (α, β, γ) der Schnecken untereinander um geringe Beträge unterschiedlich sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 1016 222, 1021322; schweizerische Patentschriften Nr. 235 618,
101;
USA.-Patentschrift Nr. 1580 975.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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