Maschine zum spanlosen Profilieren von Metallkörpern Es ist eine Maschine zum spanlosen Profilieren von Metallrundlingen (z. B. Zahnrädern) bekannt geworden, bei welchem man Formrollen, deren Um fangsform derjenigen des zu erzeugenden Werkstük- kes angepasst ist, wiederholt mit dem Werkstück in verformenden Eingriff bringt, in der Weise, dass die Formrollen vor ihrer Berührung mit dem Werkstück an die tiefste Stelle der zu erzeugenden Profilrillen herangeführt und während des verformenden Ein griffes aus dem Werkstück in Richtung auf dessen Aussendurchmesser herausgeführt werden,
wobei sie eine entsprechend dem relativen Vorschub begrenzte Portion des Werkstoffes auf einem kurz begrenzten Weg vor sich her und in Richtung auf die gewünschte Endform walzen. Damit die Verformung am ganzen Umfang des Werkstückes gleichmässig fortschreitet, wird das Werkstück zwischen je zwei verformenden Eingriffen der Formrollen um eine Zahnteilung ge dreht.
Meistens jedoch wird das Werkstück nicht schritt weise während der Verformungspausen, sondern kontinuierlich gedreht, was für ein Arbeiten mit grossen Umlaufgeschwindigkeiten Vorteile bringt. In diesem Falle dreht sich also das Werkstück während des verformenden Eingriffes zwischen Formrollen und Werkstück weiter, was in bekannter Weise durch Verdrehen der Planetenachse der planetarisch um laufenden Formrollen wieder ausgeglichen wird. Da aber in allen bekannten Konstruktionen die Dreh achse der Formrollen zur Planetenachse stets parallel steht, so können nach der vorgenannten Korrektur die Formrollen nicht mehr parallel zu den zu erzeugen den Werkstück-Profilrillen stehen.
Es ergeben sich neben einer Profilverzerrung auch unsaubere Zahn flanken am Werkstück.
Die vorliegende Erfindung besteht darin, dass bei jeder Winkelstellung der Planetenachse zur Werk- Stückachse die Drehachse der Profilrolle so eingestellt werden kann, dass sie beim Eingriff der Rolle in die zu erzeugenden Profilrillen zu diesen senkrecht steht.
Die Zeichnung zeigt eine bekannte Maschine und Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstan des. Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt der bekannten Maschine, Fig.2 eine Ansicht dieser Maschine, Fig. 3 zeigt von oben gesehen die Stellung einer Profilrille am Werkstück bei Beginn und Ende eines verformenden Eingriffes einer Formrolle, Fig. 4 die Lage von Planetenachse C und Form rollenachse B zum Werkstück nach bisheriger Ar beitsweise, Fig. 5 die Lage der Formroll,enachse B, gegen über der Planetenachse C verdreht, nach Erfindung,
Fig. 6 einen Schnitt längs der Rotorachse eines Beispieles, Fig. 7 einen Schnitt quer zur Rotorachse dieses Beispieles, Fig. 8 einen Schnitt längs der Rotorachse eines weiteren Beispieles, Fig. 9 einen Schnitt quer zur Rotorachse dieses Beispieles, Fig. 10 einen Schnitt längs der Formrollenachse B eines weiteren Beispieles, Fig. 11 eine Teilansicht quer zur Formroll,enachse B dieses Beispieles,
Fig. 12 einen Schnitt längs der Achse C eines weiteren Beispieles.
Das Werkstück 20 (Fig. 1, 2) dreht sich konti nuierlich um seine Längsachse A und wird gleich zeitig in Richtung dieser Achse in Pfeilrichtung vor geschoben. Ein oder mehrere Werkzeuglagerteile 62 sind im Maschinenrahmen 70 verschieb- und ver- drehbar gelagert und werden in diesem für den Ar- beitsgang in einer fixen Lage zum Werkstück be festigt. Der arbeitende Teil jedes Werkzeugkopfes ist der Rotor 34, der über Welle 23 von der Ma schine angetrieben wird. Die Achse dieser Welle 23 ist die Planetenachse C.
Ständig parallel zur Rotor achse gelagert, trägt hier jeder Rotor 34 mindestens eine Formrolle 21, welche bei jeder Rotordrehung einmal mit dem Werkstück in verformende Berüh rung kommt, und zwar tritt sie bei Punkt 25 in die bereits bearbeitete Werkstück-Profilrille 24 ein, be rührt in der in Fig. 1, 2 gezeichneten Stellung das Werkstück und leistet beim Weiterlauf von hier bis zum Verlassen des Werkstückes im Punkt 26 eine Teilverformungsarbeit.
Das Werkstück und der Rotor drehen sich wäh rend des Arbeitsganges kontinuierlich, und zwar macht bei einer Werkstückdrehung der Rotor so viele Umdrehungen, als das Werkstück Profilrillen erhalten soll. Trägt der Rotor mehrere (z. B. zwei) Formrollen am Umfang, so macht er nur halb so viele Umdre hungen.
Der Weg, den jede Formrolle in jeder Werk stückrille zurückzulegen hat, ist in Fig. 3 dargestellt; es ist die Verbindungslinie 27 des Punktes 25 zu Punkt 26.-Damit die Formrolle auf ihrem Berüh rungsweg mit dem Werkstück auf dieser Linie bleibt, muss der Rotor durch Verdrehen des Werkzeug kopfes im Maschinenrahmen 70 um den Winkel a, den Linie 27 mit Werkstückachse A einschliesst, schräggestellt werden (Fig. 4) und damit auch Plane tenachse C und Formrollenachse B. Die Formrolle 21 bewegt sich also jetzt mit ihrem Profil 22 um den Winkel a verdreht durch die Werkstückrille 24.
Bei der bekannten Maschine nach Fig. 1, 2 wird diese Schrägstellung dadurch erreicht, dass der Teil 62 um seine Achse 62' um den Winkel a verdreht und dann im Maschinenrahmen 70 fixiert wird.
Beim Beispiel nach Fig.6, 7 ist ein Rotor 34 vorhanden, welcher in einem nicht dargestellten Trä ger mit den Lagerbolzen 71 drehbar gelagert ist und sich kontinuierlich um die Achse C dreht. Der Rotor 34 weist senkrecht zu der Achse C eine Querbohrung 33 auf, die an beiden Enden einen Kegelsitz 39 auf weist. D' ist die Achse der Bohrung 33. In diese Boh rung 33 eingesetzt und mit Schrauben 37 und Briden 36 in dieser festgehalten ist mindestens ein Rollen träger 32 mit einer Querbohrung zur Aufnahme des Achsbolzens 23 für die frei drehbare Profilrolle 23. Die Achse B dieses Achsbolzens ist identisch mit der Achse B in Fig. 5.
Eine Löseschraube 38 mit Kegel ansatz ist so angeordnet, dass sie beim Einschrauben mit ihrer Kegelfläche auf die entsprechend geformte Stirnfläche des Rollenträgers 32 drückt. Der zweite Kegelsitz 39 kann entweder mit einem weiteren, mit Teil 32 identischen Rollenträger, oder mit einem den Rotor 34 auswuchtenden Gegengewicht bestückt werden.
Es kann nun die Profilrollenachse B gegenüber der Planetenachse C so verschwenkt werden, dass sie zur Werkstückachse A während ihres Durchlaufes von Punkt 25 zu Punkt 26 senkrecht steht (Fig. 5). Das Beispiel dient zum spanlosen Profilieren z. B. von Stirnzahnrädern, Schraubenrädern und Sternkeil wellen.
Um nun die Achse B und damit die Rolle 21 um den Winkelbetrag a aus der Parallelen mit Achse C herauszuschwenken (Fig. 5), wird der Rollenträger 32 nach Lösen der Schrauben 37 durch Anziehen der Schraube 38 aus seinem Sitz 39 im Rotor 34 gelöst und ist nun um Achse D' frei drehbar. Er wird nun um den Winkel<I>a</I> um die Achse<I>D'</I> in 34 verdreht. Die genaue Einstellung des Winkels a kann z. B. in der Weise erfolgen, dass die Formrolle 21 durch eine nicht dargestellte Einstellehre (z. B. in Form eines Fluchtlineals) .ersetzt wird und dass, nachdem der Träger 32 in die gewünschte Lage eingestellt ist, er wieder durch Anziehen der Schrauben 37 im Rotor 34 festgestellt wird.
Damit ist die Maschine betriebs bereit, die Formrolle steht mit ihrer Achse B wäh rend des verformenden Eintauchens in das Werkstück senkrecht zu den zu erzeugenden Profilrillen 24, erzeugt also verzerrungsfreie und an der Oberfläche einwandfreie Profile und folgt wegen der Schräg stellung der Planetenbahn der fortlaufenden Dreh bewegung des Werkstückes. Die Rolle führt eine Planetenbewegung aus, wobei sie sich auf das Werk stück zu und von demselben wegbewegt. Die Achse D' steht senkrecht zur Planetenachse, das heisst zur Achse C, um die sich der Rotor 34 dreht.
Das Beispiel Fig. 8 und 9 ist eine Ausführungs variante zu Beispiel Fig. 6 und 7. Die Querbohrung des Rotors 34a weist hier an beiden Enden eine zylindrische Bohrung 39a mit einer Verengerung in der Mitte auf, gegen welche sich auf einer Seite ein Grundring 45 legt. Der Profilrollenträger 32a wird durch die Schrauben 37 über Federringe 47 gegen den Grundring 45 gepresst. Er kann in jeder belie bigen Winkellage mit jedem gewünschten Anpress- druck festgelegt werden, wobei dieser Druck kon stant gehalten wird durch eine Drehsicherung der Schrauben 37, gebildet durch Schraubensicherung 48 mit Kontermutter 49.
Hier wird der Profilrollenträger 32a mit einstellbarem Reibungsdruck festgehalten. Für öfter sich wiederholende Einstellungen des glei chen Winkels<I>a</I> der Achse<I>B</I> gegenüber Achse C kann für jeden Winkel a ein eigener Ring 45 vor gesehen sein, dessen Querstifte 45' in entsprechende Bohrungen einerseits des Rotors 34a, anderseits des Profilrollenträgers 32a eingreifen. Zu jedem Winkel wert a gehört dann ein Ring 45, dessen Querstifte 45' um diesen Winkelwert a aus der Symmetrielage in bezog auf Achse D' versetzt sind. Der Ring 45 mit seinen Querstiften 45' ergibt so eine formschlüssige, also erschütterungsunempfindliche Verbindung zwi schen Rotor 34a und Rollenträger 32a.
Das Beispiel Fig. 10 und 11 zeigt eine Ausfüh rung für Fälle, wo Profilrollen mit grösserer Aus dehnung in Achsrichtung B' verwendet werden sol len, also die Achsbolzen 23b mit ihren Lagerungen nicht mehr in Rollenträgern nach Fig. 6 bis 9 Platz hätten - und für Fälle, wo mehr als zwei Profil- rollen in ein und demselben Rotor 34b angeordnet werden müssen.
Für diesen Fall trägt Rotor 34b die beiden zur Rotorachse konzentrischen Flansche 53 und 55. Ge gen Flansch 55 legt sich, konzentrisch zu diesem, der drehbare Ring 54. Die Achsbolzen 23b sind nun in folgender Weise im Rotor 34b gelagert: Auf jeden Achsbolzen 23b ist an je einem Ende eine federnde Spannzange 51 und 52 mit kugelför miger Aussenfläche aufgesteckt. Dazwischen ist, durch Distanzringe in ihrer Achslage gehalten, mit einem Nadellager 30 die Profilrolle 21b auf dem Achs bolzen 23b frei drehbar gelagert. Die einander zu gekehrten Aussenflächen der Spannzangen 51, 52 legen sich nun gegen ihre Lagerungen. Jede Spann zange 51, 52 hat kugelige Aussenfläche und ist mehr fach geschlitzt.
Die Zange 52 legt sich in eine kugelige Ausneh- mung des Flansches 53, Zange 51 in eine solche des Ringes 54. Die beiden ebenfalls zum Rotor kon zentrischen Deckringe 56, 57 legen sich mit ihren kugeligen Ausnehmungen gegen die einander abge kehrten Seiten der Zangen 51, 52. In den Lücken zwischen den kranzförmig um die Rotorachse an geordneten Achsbolzen 23b sind Kränze von Schrau ben 58 angeordnet, die durch Schlitze 59 der Ringe 54, 56, 57 durchgreifen und in Gewindebohrungen der Flansche 53, 55 eingesehraubt sind und dazu die nen, die Deckringe 56, 57 gegen die Zangen 51, 52 zu pressen.
Um nun alle Achsbolzen 23b und damit alle Formrollen 21b gleichmässig und gleichsinnig um den gewünschten Winkelbetrag a gegen die Rotor achse C zu verschwenken, wird der Ring 54 um die Achse C bis zur gewünschten Winkellage der Achs bolzen 23c gedreht, und dann werden sämtliche Schrauben 58 angezogen, wodurch über die Deck ringe 56, 57 und die Zangen 51, 52 sämtliche Achs bolzen 23b in ihrer verschwenkten Lage im Rotor festgeklemmt werden.
Bei Verdrehen des Ringes 54 wirken die kugel förmigen Spannzangen 51, 52 in Verbindung mit ihren Gegenlagern 53, 54, 56, 57 als Gelenke, welche das Verdrehen der Achse 23b um den Winkelbetrag a relativ zur Rotorachse zulassen und in dieser Lage durch Anziehen der Schrauben 58 feststellen lassen.
In gewissen Fällen ist es beim spanlosen For men von Metallprofilen angezeigt, die Abrollbewe- gung der im allgemeinen frei um ihre Achse B dreh baren Formrollen 21 am Werkstück 20 (Fig. 1) da durch zu unterstützen, dass man ihnen eine annähernd der Abroll-Umfangsgeschwindigkeit entsprechende Drehbewegung erteilt, welche im umgekehrten Sinne zu derjenigen des Rotors verläuft. Eine Ausführungs form, welche das Verschwenken der Formrollenachse B aus der Parallelen zur Rotorachse C in solchen Fällen erlaubt, zeigt Fig. 12.
Der Aufbau dieser Aus führungsform ist im wesentlichen derjenige nach Fig.6 und 7, jedoch sind hier zwei zur Achse C konzentrische, feststehende brillenförmige Ringe 62 vorgesehen, in welche die auch feststehenden Lager schilder 63 zur Lagerung des Rotors 34c eingesetzt sind. In diese Brillenringe sind ausserdem, ebenfalls konzentrisch zur Rotorachse C, zwei feststehende Reibringe 61 eingesetzt. Die Formrolle 21c trägt bei derseits symmetrisch zu ihrer Formrippe je eine Kugelkalotte 60. Der Mittelpunkt der diese Kalotten bildenden Kugel liegt im Schwerpunkt der Formrolle 21c, also auf der Achse B.
Die beiden die Kalotten berührenden, entsprechend ausgebildeten Flächen der Reibringe 61 sind als Gegenform der Kalotten ausgebildet, liegen kraftschlüssig federnd an diesen an und bewirken durch Reibung, dass Formrolle 21c sich in umgekehrtem Sinn zu Rotor 34c dreht. In folge der kugelförmigen Reibfläche zwischen den Teilen 21c und 61 lässt sich trotzdem die Achse B verschwenken, wobei der Teil 32 wie bei dem Bei spiel nach Fig. 6 und 7 in der verdrehten Lage fest gehalten wird.