CH649018A5 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von praezisionsverzahnungen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Präzisionsverzahnungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es darf vorausgeschickt werden, dass man nach dem bekannten Grob-Verfahren, wie es z.B. in der DE-PS 1 016 222 beschrieben ist, Präzisionsverzahnungen durch Kaltwalzen aus dem Vollen erhält, die keiner Nachbearbeitung im Sinne der vorliegenden Schrift bedürfen.

Bei auf andere Weise hergestellten Verzahnungen, sei es durch spanende oder spanlose Arbeitsgänge, sind zur Erreichung höherer Präzision und Oberflächengüte, Nachbearbeitungen durch spanende oder spanlose Methoden, z.B. mit zahnradähnlichen Werkzeugen, erforderlich. Dabei kann beim Abwälzen des Werkzeuges auf der Einlaufflanke Material zum Teilkreis und auf der Auslaufflanke vom Teilkreis hinweg umgelagert werden, was zu einer Asymmetrie führt. Ob nun bei solchen mit der Zahnung kämmenden zahnradähnlichen Werkzeugen spanend, z.B. beim Schaben, oder spanlos, z.B. beim Abwälzfertigwalzen, gearbeitet wird, haben die Werkzeuge die Neigung den Ungenauigkeiten der Verzahnung nachzulaufen, so dass sie nicht korrigierend genug wirken. Die Herstellung solcher Werkzeuge ist sehr aufwendig und erfordert zur Formbestimmung viele Versuche. Es kann ferner vorkommen, dass die Oberfläche der näherungsweisen Verzahnung, z.B. bei ihrer Herstellung durch Räumen, so beschaffen ist, dass sie praktisch nicht durch Schaben oder Abwälzfertigwalzen bearbeitet werden kann, sondern geschliffen werden muss.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde diese Nachteile zu vermeiden und auf wirtschaftliche Weise Präzisionsverzahnungen herzustellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Verfahren gemäss Anspruch 1 und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung vorgeschlagen.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren und mit der er-findungsgemässen Vorrichtung kann man eine hohe Präzision und Güte der Verzahnung erhalten, die jedes Schaben erübrigt und oft auch das Schleifen überflüssig macht. Der Qualitätswert erfindungsgemäss hergestellter Verzahnungen ist solchen ähnlich, die durch das bekannte Grob-Verfahren herstellbar sind. Dies selbst dort, wo ein Schaben aus den genannten Gründen nicht durchführbar ist.

Damit ist der Weg für Präzisionsverzahnungen der Grobschen Art auch dort geöffnet, wo diese bisher aus irgendwelchen Gründen nicht herstellbar waren oder nicht hergestellt wurden.

Die Materialzugabe pro Zahnflanke bei der Herstellung der näherungsweisen Verzahnung kann sehr bescheiden sein, sollte aber mindestens dem Summenteilüngsfehler, vorzugsweise seinem Zwei- bis Dreifachen entsprechen. Dadurch kann vermieden werden, dass unausgleichbare Fehler der näherungsweisen Verzahnung entstehen.

Es hat sich gezeigt, dass im Endbereich einer Verzahnung der Widerstand gegen das Walzen geringer ist als weiter innen, wodurch eine das gewünschte Mass im Normalfall übertreffende Längsballigkeit entsteht.

Durch eine geringere radiale Eingriffstiefe der Walzen in den Endzonen der Verzahnung kann diese übermässige Balligkeit der Verzahnung vermieden werden, wobei diese Ein2

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griffstiefen-Differenz praktisch immer erheblich geringer als 0,25 mm ist und in sehr vielen Fällen sogar kleiner als 0,1 mm ist.

Das allmähliche präzise Zustellen über eine so geringe Distanz erwies sich als äusserst problematisch, weil schon geringste Differenzen bei den sonst verwendeten Hydraulikantrieben zu grösseren Fehlern führen können.

Dabei muss aber die Hydraulik den grossen Kräften, die beim Walzen zwangsläufig auftreten, einwandfrei entgegenwirken können und ihre ursprüngliche Funktion des Zustellens der Walzköpfe in Arbeitsstellung und des Rückführens der Walzköpfe in Ruhestellung erfüllen können.

Daher soll im erfindungsgemässen Verfahren die grösste Eingriffstiefe durch einen an sich bekannten Anschlag begrenzt werden. Ferner wird die Eingriffstiefe vorteilhaft durch elektrohydraulische Steuermittel verstellt. Zudem ist es bevorzugt, diese Verstellung durch einen gegen eine Federkraft wirkenden Hydraulikantrieb vorzunehmen.

Vorrichtungsmässig wurde dieses Problem dadurch gelöst, dass eine dem Zustellen entgegenwirkende Feder und eine beeinflussbare Drucksteuerung des Hydraulikantriebs beim Zustellen vorgesehen ist.

Vorzugsweise ist an der Vorrichtung eine Abtasteinheit zur Drucksteuerung nach Massgabe einer Vorlagekurve vorgesehen, wobei diese Kurve z. B. elektronisch gespeichert sein kann. Wegen der Einfachheit der Herstellung und der Korrektur wird eine körperlich ausgebildete Kurve als Vorlage bevorzugt, die z.B. mittels eines elektrischen Verstell-Widerstandes bzw. Linearweggebers abgetastet werden kann. Das Abtastorgan und/oder die Kurve kann dabei synchron zur Werkstück-Längsbewegung bewegt werden und nach einem Walzvorgang in die Ausgangslage zurückgeführt werden. Dies kann durch selbsttätige Mittel erfolgen.

Die Drucksteuerung ist auch vorrichtungsmässig vorzugsweise elektrohydraulisch z. B. durch Verwendung eines vorgesteuerten Druckreduzierventils gelöst, wobei die zum Verfahren geschilderten Massnahmen Anwendung finden können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der rein schematischen Zeichnung beispielsweise näher erörtert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungs-gemässe Vorrichtung,

Fig. 2 einen schematischen vergrösserten Schnitt quer zum Werkstück durch letzteres und einen Walzkopfschlitten mit Walzkopf,

Fig. 3 ein Schema der elektrohydraulischen Steuerung,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Zahnrad,

Fig. 5 eine stark vergrösserte Draufsicht auf einen Zahn eines Zahnrades in welche verschiedene Balligkeitsgrade eingezeichnet sind.

Das Maschinengestell 1 (Fig. 1 und 2) trägt einen Einspannschlitten 2 (Fig. 1), welcher durch eine motorisch antreibbare Spindel 3 den Axialvorschub des Werkstücks 4 vornimmt. Das Werkstück 4 ist dazu in einem Spannkopf 5 des Schlittens 2 eingespannt. Der Spannkopf 5 ist über ein Getriebe 6 rotierend antreibbar, wobei die Synchronisation dieser Rotationsbewegung und der Walzkopfbewegung durch ein nicht dargestelltes Synchrongetriebe vorgenommen wird, das im Maschinengestell 1 untergebracht ist. Die Walzköpfe 7 enthalten je Walzen 8 und sind in einem Walzkopfschlitten 9 gelagert, welcher über Hydraulikmittel 10 hinsichtlich seiner Zustellung zum Werkstück 4 und somit hinsichtlich der Eingriffstiefe der Walzen 8 in das Werkstück 4 verstellbar ist. Die Steuerung erfolgt dabei z. B. über die in Fig. 1 angegebene elektrohydraulische Steuerung 11, die in Fig. 3 näher dargestellt ist.

Wie man in Fig. 2 erkennt ist jeder Walzkopf 7 über ein Gewinde 12 im Walzkopfschlitten 9 bezüglich seiner Grundeinstellung regelbar, damit die maximale Eingriffstiefe der Walze 8 in das Werkstück 4 nur noch durch den Anschlag 13 bestimmt wird, an welchem gemäss Fig. 2 der Walzkopfschlitten 9 anliegt.

Würde man nun während des ganzen Walzvorganges in an sich bekannter Weise mit am Anschlag anliegendem Walzkopfschlitten arbeiten, so entstünde in den Endbereichen E (Fig. 4) der Verzahnung eine Materialverlagerung, die zu der übermässigen Längsballigkeit gemäss Kurve B in Fig. 5 führen würde.

Dies wird erfindungsgemäss vermieden, indem man die Eingriffstiefe der Walze 8 in das Werkstück 4 im Endbereich E der Verzahnung kleiner hält als im übrigen Bereich, wozu man die in Fig. 3 dargestellte Steuerung verwendet, bei der eine am Einspannschlitten 2 befestigte Kurvenschablone 111 durch einen Geber 112 abgetastet wird. Nach dem Ergebnis dieser Abtastung wird die dem Fachmann durch geläufige Symbole verständliche Steuerung 11 den Öldruck im Zylinder 15 des stationären Kolbens 150 über die Leitungen 14 so bemessen, dass je nach dem Gleichgewicht dieses Öldruckes und der Kraft der Feder 16 die Stellung der Walzkopfschlitten 9 mehr oder weniger nahe dem Anschlag 13 liegt und schliesslich beim Walzen im mittleren Zahnbereich daran anliegt.

Walzt man ein Zahnrad der in Fig. 4 dargestellten Art, so wird man mit einer geringen Eingriffstiefe der Walzen 8 im Werkstück 4 beginnend bis an den Anschlag 13 (Fig. 2) fahren und dann für das Walzen des anderen Endbereiches E wieder von diesem Anschlag zurückfahren. Die Bewegungen der Walzkopfschlitten 9 sind dabei sehr klein und liegen in der Regel unter 0,25 mm Hub.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

649 018 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen von Präzisions-Verzahnungen mit mindestens einem freien Verzahnungsende, bei welchem vorerst ein Werkstück mit näherungsweiser Verzahnung hergestellt und in einem separaten Arbeitsgang die Verzahnung durch Kaltumformung fertiggewalzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verzahnung mit einer Materialzugabe näherungsweise herstellt, hierauf zum Kaltumformen einspannt und einen Werkstückvorschub vornimmt, bei dem das Werkstück entlang seiner Achse und um dieselbe bewegt wird, während man es von aussen mit mindestens einer ringartig profilierten planetenartig in einem Walzkopf umlaufenden Walze bearbeitet, wobei man mit jeder Walze in auf den zahnteilungsabhängigen Werkstückvorschub abgestimmter rascher Folge schlagartige Einzelwalzvorgänge im gleichen und im wesentlichen in Zahnungslängsrichtung verlaufenden Richtungssinne in den Zahnlük-ken durchführt, so dass mit der gleichen Walze aufeinanderfolgend geführte Einzelwalzvorgänge auf einer durch den Werkstückvorschub bestimmten schraubenlinienförmigen Zone in den Zahnlücken aneinandergereiht werden, und sich die in der gleichen Zahnlücke in Zahnungslängsrichtung aufeinanderfolgenden Einzelwalzvorgänge hinsichtlich ihres Angriffs am Werkstück überdeckend geführt werden, und wobei man im Zuge des axialen Werkstückvorschubes die radiale Eingriffstiefe der Walzen allmählich so verändert, dass sie in jeder einem freien Verzahnungsende benachbarten Randzone der Verzahnung geringer ist als im übrigen Bereich der Verzahnung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialzugabe pro Zahnflanke mindestens dem Summenteilungsfehler nach DIN Norm 3960 bis 3962 entspricht.

3. Verfahren nach Ansprüch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialzugabe mindestens dem Zwei- bis Dreifachen des Summenteilungsfehlers entspricht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Differenz der radialen Eingriffstiefen weniger als 0,25 mm beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung der grössten Eingriffs-tiefe an einen Anschlag gefahren wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffstiefe durch elektrohydrau-lische Steuermittel verstellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vergrösserung der Eingriffstiefe durch Hydraulikantrieb gegen Federkraft erfolgt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Maschinengestell, mindestens einem darin linear quer zum Werkstück verschiebbaren Walzkopfschlitten, in dem ein umlaufend antreibbarer Walzkopf gelagert ist, in welchem Walzkopf wenigstens eine Walze drehbar gelagert ist, ferner mit einer zum Werkstückvorschub längs und umlaufend antreibbaren Werkstückhalterung, einer Antriebssynchronisation des Walzkopfantriebes mit dem Werkstückvorschub und einem Hydraulikantrieb zum Zustellen des Walzkopfschlittens zum Werkstück bis an einen Anschlag und zur Rückführung des Walzkopfschlittens in eine Ruhestellung, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine dem Zustellen entgegenwirkende Feder (16) und eine beim Zustellen beeinflussbare Drucksteuerung (11) des Hydraulikantriebes (10) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abtasteinheit (112) zur Drucksteuerung nach Massgabe einer Vorlagekurve (111) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksteuerung elektrohy-draulisch ist.