CH650174A5 - Apparatus for hobbing cold rolling, an associated pair of section rolls and process for producing it - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Profilwalzenpaar zur Verwendung in einer solchen Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Profilwalzenpaares. 15 Zum Abwälz-Kaltwalzen verwendet man Profilstangen oder Profilwalzen, deren Profil auf dem Werkstück abgewälzt wird, während das Werkstück zwischen zwei Profilstangen oder zwei Profilwalzen umläuft. Die Profilwalzen ermöglichen den Bau einer kompakten Vorrichtung, die ge-20 genüber Zahnstangen eine erhebliche Raumersparnis erlaubt. Bei geeigneter Bauweise kann man mit Profilwalzen auch rascher arbeiten und somit eine höhere Produktion erzielen. Dies z. B. deshalb, weil die Profilwalzen am Ende des Arbeitsganges in ihre Ausgangslage zurückgekehrt sind, 25 während man Profilstangen erst noch zurückführen muss.

Wenn auch die Problemstellung beim Walzen mit Profilstangen und Profilwalzen bis zu einem gewissen Grade ähnlich ist, so bringen es die Profilwalzen doch mit sich, dass ihre gegenseitige Synchronisation und Einstellung recht 30 schwierig sein kann. Bei einigen bekannten Vorrichtungen muss bei einer Abstandseinstellung auch eine Neusynchronisation und Umfangseinstellung der Profilwalzen vorgenommen werden. Eine präzise Neusynchronisation ist dabei sehr zeitraubend. Dem kann zwar durch eine Synchronisation mit-35 tels Keilens entgegengewirkt werden, aber nur unter Inkaufnahme von mangelhafter Präzision. Das Erreichen von Prä-zison und relativ geringem Synchronisations-Zeitaufwand musste man bislang durch komplizierte aufwendige Vorkehrungen erkaufen, was neuerlich die Wirtschaftlichkeit beein-40 trächtigte. Bislang war somit Präzision und Wirtschaftlichkeit praktisch nicht vereinbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde diese Nachteile zu beseitigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung nach 45 Anspruch 1, ein Profilwalzenpaar und ein Verfahren zur Herstellung dieses Profilwalzenpaares vorgeschlagen.

Da die beiden Walzspindeln miteinander erfindungsge-mäss synchronisiert sind, und sich diese Synchronisation beim Verstellen des Spindelabstandes nicht verändert, ge-50 nügt es, wenn die Profilwalzen bei ihrer Montage auf den Walzspindeln miteinander synchronisiert werden. Dies hat man bislang dadurch gemacht, dass man die beiden Profilwalzen zentrisch aber auf den Walzspindeln anordnete und durch Drehen gegenüber den Spindeln miteinander zu syn-55 chronisieren suchte. Dann wurde dieser Zustand durch Lagefixierung auf den Spindeln festgehalten. Die Synchronisation ist auf diese Weise nur recht ungewiss, empirisch sowie zeitraubend herstellbar. Sie kann beim Lagefixieren wieder verloren gehen, und man muss dann wieder von vorne an-60 fangen.

Anders liegt der Fall bei der Erfindung. Durch die Synchronisierbolzen und die Synchronisierbohrungen ist nämlich eine feste Beziehung zwischen Walzspindel und zugehöriger Profilwalze gegeben. Durch die Lage der Synchronisier-65 bolzen auf den Spindelflanschen einerseits und durch die Lage der Synchronisierbohrungen in den Profilwalzen andererseits ist diese feste Beziehung auf das Zusammenwirken der Profilwalzen ausgedehnt. Somit überträgt sich die Syn

chronisation der Walzspindeln direkt und unkompliziert auf die Profilwalzensynchronisation, wenn die Synchronisierbolzen in den entsprechenden Synchronisierbohrungen sauber sitzen.

Dadurch, dass jeder Synchronisierbolzen mit seinem keilartigen, z.B. konischen Eingriffsende in der radialen Keilnut des betreffenden Spindelflansches sitzt, ist auf einfache Weise eine radiale Ausgleichsbewegung des Synchronisierbolzens möglich, während seine synchronisationswesentliche Position in Umfangsrichtung der Spindel durch die Keilwirkung unbeeinflusst bleibt. So ist es möglich, radiale Toleranzen auszugleichen, wie sie beim Bohren der Synchronisierlöcher in den Profilwalzen zulässig sein könnten, während man synchronisationswesentliche Winkeltoleranzen praktisch auf Null reduzieren kann.

Man kann nun auch mehrere jeweils paarweise mit einer Keilnut des anderen Spindelflansches zusammengehörenden Keilnuten an einem Spindelflansch vorsehen, z.B. um mehrere Profilwalzen synchronisiert anzubringen, wobei dann auch noch eine Unterscheidung in den Befestigungsmitteln für die Synchronisierbolzen möglich ist. So kann man am Grunde jeder Nut mindestens eine geeignete Gewindebohrung für eine im betreffenden Synchronisierbolzen sitzende Schraube vorsehen, und verschiedene Gewinde für verschiedene Bolzen vorsehen, wodurch Verwechslungen weitestgehend ausgeschlossen werden können. Sitzt die Schraube mit geeignetem Spiel im Synchronisierbolzen, so ist die schon genannte Radialverstellung im Rahmen dieses Spiels möglich, während das Spiel wegen der Keilwirkung in Zentriwinkelrichtung wirkungslos bleibt. Solche Gewindelöcher können auch durch Radialabstandunterschiede voneinander unterschieden werden.

Um die Profilwalzen besonders einfach zu zentrieren und festzuhalten ist eine Spannzange vorteilhaft.

Man kann dann eine Profilwalze so montieren, dass man sie mit ihrer Zentralöffnung über die Spindelmitte setzt und die Spannzange soweit anzieht, dass die Profilwalze zentriert aber noch drehbar ist. Man dreht nun die Profilwalze soweit, dass durch ihre aussermittige Synchronisierbohrung der Synchronisierbolzen in seine Gewindebohrung eingesetzt und festgezogen werden kann. Die Drehlage ist dadurch bestimmt. Die Spannzange wird ganz festgezogen und die Pro-filwalze ist so mit ihrer Walzspindel und mit der auf der anderen Walzspindel entsprechend montierten anderen Profilwalze synchronisiert.

Ein erfindungsgemässes Profilwalzenpaar weist dementsprechend zwei Profilwalzen mit je einer aussermittigen Synchronisierbohrung auf, wobei diese Synchronisierbohrung hinsichtlich des an der Peripherie der Profilwalzen vorhandenen Profils winkelgleich angeordnet ist. Es ergibt sich dann eine Synchronisation bei der Verwendung auf der erfin-dungsgemässen Vorrichtung.

Eine besondere Art des Profilwalzenpaares ist zur Herstellung von Zahnrädern vorteilhaft. Eine Anordnung der Synchronisierbohrungen in der gerade genannten winkelgleichen Anordnung zur Zahnung hat nämlich zur Folge, dass nur gerade Zähnezahlen am Werkstück herstellbar wären. Deshalb ist es vorzugsweise vorgesehen, bei solchen Profilwalzen zusätzlich zwei weitere Synchronisierbohrungen vorzusehen, wobei die Synchronisierbohrungen der einen Profilwalze um den Zentriwinkelbetrag n und die der anderen Profilwalze um den Zentriwinkelbetrag n + 0,5 im gleichen Drehsinn zueinander versetzt sind. Dabei ist n ein Vielfaches der Zahnprofilteilung.

Man kann nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zum gleichen Zwecke einmal zentrische Synchronisierbolzen (z. B. für gerade Zähnezahl am Werkstück) und ein anderes Mal einen zentrischen und einen

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um eine halbe Teilung exzentrischen Synchronisierbolzen in den nur einfach vorgesehenen Synchronisierbohrungen (z.B. für ungerade Zähnezahl) verwenden.

Erfindungsgemässe Profilwalzen beider genannten Arten 5 lassen sich besonders wirtschaftlich dadurch herstellen, dass man erfindungsgemäss in zwei Profilwalzenrohlingen je eine Synchronisierbohrung anbringt, die Rohlinge aneinanderliegend mit einem Synchronisierbolzen in den genannten Synchronisierbohrungen versieht und die auch zentrisch aus-lo gerichteten Rohlinge mit dem Profil versieht. Bei dieser gemeinsamen Profilherstellung kann es keine Desynchronisa-tion geben. Bei Zahnprofilen kann man die genannten zusätzlichen Synchronisierbohrungen leicht vorsehen, wobei als Anhaltspunkt z.B. die erste Synchronisierbohrung und/ 15 oder das Profil dienen kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der rein schematischen Zeichnung beispielsweise besprochen. Es sei daraufhingewiesen, dass die Proportionen der einzelnen Teile innerhalb der einzelnen Figuren nach Zweckmässigkeitsge-20 sichtspunkten gewählt wurden, d.h. von Figur zu Figur unterschiedlich sein können. Es zeigen:

Fig. 1 eine von der oberen Werkstückhalterung befreite Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Vorrichtung, Fig. 2 eine teilweise gebrochene Seitenansicht der Vor-25 richtung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine gegenüber Fig. 1 und 2 vergrössert dargestellte Profilwalze auf einer Walzspindel, Fig. 4 einen gegenüber Fig. 3 weiter vergrösserten Ausschnitt im Bereich des Synchronisierbolzens,

30 Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Darstellung aus der Richtung des Pfeiles V in Fig. 4 gesehen, und

Fig. 6 eine der Fig. 4 ähnliche Darstellung mit exzentrischem Synchronisierbolzen.

Das Maschinengestell 1 ist quaderförmig vereinfacht 35 dargestellt. Es enthält eine Antriebseinheit 2, die auch für die (im Werk einmal vorzunehmende Synchronisation) der Walzspindeln 3 und 4 verantwortlich ist, was in an sich bekannter Weise getrieblich gelöst sein kann. Die Walzspindeln 3 und 4 sind in verschieblichen Lagerblöcken 30,40 ab-40 standverstellbar gelagert und durch Gelenkwellen 31,41 mit der Antriebseinheit 2 synchron verbunden.

Das Werkstück 5 ist zwischen Spitzenhaltern 6 frei drehbar gelagert und wird beim durch Pfeile gezeigten Umlauf der auf den Walzspindeln 3,4 angebrachten Profilwalzen 32, 45 42 mitgedreht.

Wie man in Fig. 1 und 2 erkennt, hat jede Profilwalze 32, 42 eine Synchronisierbohrung 320,420, in der je ein Synchronisierbolzen 321,421 (Fig. 2) sitzt, der seinerseits an dem betreffenden Spindelflansch 33,43 in einer Radial-Keil-50 nut 330,430 (Fig. 1) befestigt ist, wie dies hinsichtlich der Fig. 3 bis 5 für die Spindel 3 noch besprochen werden wird.

Es sei daraufhingewiesen, dass ausserdem in den Profilwalzen noch je eine weitere Sychronisierbohrung 322,422 vorgesehen ist. Die Bohrung 322 ist von der Bohrung 320 55 um einen Zentriwinkelbetrag n und die Bohrung 422 von der Bohrung 420 um einen Zentriwinkelbetrag n + 0,5 versetzt. Würde man nun die Synchronisierbohrungen 322 und 422 über die Synchronisierbolzen 321 bzw. 421 bringen, so wäre dadurch auch ein Synchronisationsversatz von 0,5 Teilungen 60 gegeben, wenn n ein Vielfaches, z.B. ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung eines Zahnprofils darstellt, welches mit den Profilwalzen 32,42 auf dem Werkstück 5 zu walzen ist. Man kann so mit den Synchronisierbohrungen 320 und 420 in der in Fig. 1 und 2 gezeichneten Stellung eine gerade Zähnezahl 65 und mit den Synchronisierbohrungen 322,422 im Eingriff mit den Synchronisierbolzen 321 bzw. 421 eine ungerade Zähnezahl erzeugen, wobei natürlich der Werkstückumfang entsprechend anders sein müsste.

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Den Effekt hinsichtlich gerader und ungerader Verzahnung am Werkstück (der weiter oben hinsichtlich des Versatzes der Synchronisierbohrungen 420 und 422 gegenüber dem Versatz der Synchronisierbohrungen 320 und 322 erläutert wurde) kann man auch ohne die Bohrungen 322 und 422 erreichen, wenn in die eine der Bohrungen 320 bzw. 420 ein exzentrischer Synchronisierbolzen 420' gemäss Fig. 6 eingreift. Die Exzentrizität E beträgt dann eine halbe Zahnteilung. Es ist gleichgültig auf welche Seite die Exzentrizität von der Keilnut abweicht. Es ist auch gleichgültig, welche der beiden Profilwalzen mit dem exzentrischen Synchronisierbolzen synchronisiert ist.

Man kann die beiden Profilwalzen 32 und 42 dadurch herstellen, dass man die Synchronisierbohrungen 320,420 in entsprechende Rohlinge bohrt, die man auch mit einer zentralen Öffnung versieht. Nun werden diese Rohlinge so über-einandergelegt, dass ein kalibrierter Synchronisierbolzen in die Synchronisierbohrungen 320,420 gesteckt und die Rohlinge anhand ihrer Zentralöffnung auch gegenseitig zentriert werden. Nun kann man übereinstimmend auf beiden Rohlingen ein Peripher-Profil P (Fig. 3), insbesondere eine Zahnung anbringen. So ist die «Synchronisation» des Profils mit den Synchronisationsbohrungen 320,420 absolut gesichert. Die allfälligen Zweitbohrungen 322,422 lassen sich ebenfalls leicht genau anbringen.

Damit nun aber auch die Synchronisierbolzen 321,421 einen exakten 180° Zentriwinkelversatz haben, sind in den Spindelflanschen 33,43 entsprechend angeordnete radiale Keilnuten 330,430 (Fig. 1) gefräst, von denen in Fig. 3 bis 5 die radiale Keilnut 330 im Spindelflansch 33 gezeigt ist. In dieser Keilnut 330 sitzt das keilförmige Eingriffsende 3210 des Synchronisierbolzens 321, der durch die in seinem Inneren angeordnete Schraube 3211 gehalten wird. Die Schraube

3211 sitzt in einer Gewindebohrung 331 am Grund der Keilnut 330. Analog ist eine solche Gewindebohrung 431 im Spindelflansch 43 derFig. 1 angedeutet. Da die Schraube 3211 Spiel im Inneren des Synchronisierbolzens 321 hat, kann dieser Synchronisierbolzen 321 gegenüber der Schraube 3211 in Richtung der Keilnut 330 bewegt werden, wenn die Schraube 3211 nicht festgezogen ist. Dadurch ist ein Ausgleich von Radialtoleranzen ohne Preisgabe von Synchronisationsgenauigkeit möglich, was eine Praxiserleichterung bedeutet.

Damit die Profilwalzen 32,42 genau «zentriert» sind, wird hier jede Profilwalze 32,42 durch eine Spannzange 34, 44 festgehalten, wobei die Spannzange 34 der Walzspindel 3 in Fig. 3 etwas verdeutlicht ist.

Während bisher nur eine Keilnut 330,430 pro Spindelflansch 33,43 erläutert wurde, können auch weitere solche Keilnuten 330', 430' pro Spindelflansch 33,43 vorgesehen sein, wobei immer eine Keilnut 330 bzw. 330' des einen Spindelflansches 33 mit einer Keilnut 430 bzw. 430' des anderen Spindelflansches 43 ein um 180° versetztes Paar bildet.

Anstelle einer einzigen Gewindebohrung 331,431 könnten auch mehrere Gewindebohrungen in einer Keilnut 330, 430 vorhanden sein, so dass man auf verschiedene Profilwalzen Rücksicht nehmen könnte. Solche Gewindebohrungen, seien sie in verschiedenen oder in der gleichen Keilnut angeordnet, können zudem verschiedene Dimensionen haben, wobei auch hier das paarweise Zusammengehören, wie soeben für die Keilnuten geschildert, nötig ist. So lassen sich noch besser Verwechslungen vermeiden, insbesondere wenn man verschiedene Profilwalzen miteinander verwenden will.

Auch das gezeichnete Beispiel zeigt somit eindrücklich, wie wirtschaftlich vorteilhaft das schwierige Synchronisationsproblem zu lösen ist, wobei die Erfindung trotzdem höchste Präzision sichert.

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2 Blatt Zeichnungen

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650 174 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Abwälz-Kaltwalzen eines Profils auf einem dabei umlaufenden Werkstück, mit einer Werkstück-halterung zum frei drehbaren Lagern des Werkstückes zwischen zwei Zentrieröffnungen aufweisenden Profilwalzen, welche je auf einer von zwei miteinander synchronisiert antreibbaren Walzspindeln drehfest auswechselbar angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Walzspindel (3,4) einen Spindelflansch (33,43) trägt, welcher eine radiale Keilnut (330,430) und darin einen mit seinem keilartigen Eingriffende in der zugehörigen Keilnut (330,430) sitzenden Synchronisierbolzen (321,421) aufweist, welcher in einer entsprechenden Synchronisierbohrung (320,420) der zugehörigen Profilwalze (32,42) sitzt, wobei die Keilnut (330) des einen Spindelflansches (33) gegenüber der Keilnut (430) des anderen Spindelflansches (43) um 180° zentriwinkelversetzt ist.

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nen Profilwalze (32) um den Zentriwinkelbetrag n und die beiden Synchronisierbohrungen (420,422) der anderen Profilwalze (42) im gleichen Drehsinne um den Zentriwinkelbetrag n + 0,5 versetzt angeordnet werden, und wobei n ein 5 Vielfaches der Zahnprofilteilung ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spindelflansch (33) mehrere Keilnuten (330, 330') aufweist, die paarweise zu entsprechenden Keilnuten (430,430') des anderen Spindelflansches (43) gehören.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusammengehörende Keilnuten (330,430) auf beiden Spindelflanschen (33,43) im gleichen Radialabstand angeordnete Befestigungsorte (331,431) für Synchronisierbolzen (321,421) aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Synchronisierbolzen (321, 421) in der zugehörigen Keilnut (330,430) radial verstellbar befestigt ist.

5. Vorrichtung nach einem derAnsprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Zahnrad-Profilwalzen (32,42) vorgesehen sind, denen zwei zentrische Synchronisierbolzen (321,421) und ein um eine halbe Teilung exzentrischer Synchronisierbolzen (321') zugeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zentrieren und Festhalten der Profilwalzen (32,42) jede Walzspindel (3,4) eine Spannzange (34,44) aufweist.

7. Profilwalzenpaar zur Verwendung auf einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Profilwalzen (32,42) je eine aussermittige Synchronisierbohrung (320,420) aufweisen, welche hinsichtlich des an der Profilwalzen-Peripherie vorgesehenen Profils (P) zentriwinkelgleich angeordnet ist.

8. Profilwalzenpaar nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Profilwalze (32,42) das gleiche periphere Zahnungsprofil (P) aufweist und jede Profilwalze (32,42) zwei Synchronisierbohrungen (320, 322,420,422) hat, wobei die beiden Synchronisierbohrungen (320, 322) der einen Profilwalze (32) voneinander um den Zentriwinkelbetrag n und die beiden Synchronisierbohrungen (420,422) der anderen Profilwalze (42) im gleichen Drehsinne voneinander um den Zentriwinkelbetrag n 4- 0,5 versetzt angeordnet sind, und wobei n ein Vielfaches der Zahnprofilteilung beträgt.

9. Verfahren zum Herstellen eines Profilwalzenpaares nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den beiden Profilwalzenrohlingen die Synchronisierbohrungen (320, 420) angebracht und die Profilwalzenrohlinge mit einem in die Bohrungen gesteckten Synchronisierbolzen übereinan-dergelegt und zentriert gemeinsam mit dem Profil versehen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9 zur Herstellung eines Zahnprofilwalzenpaares, das für die Herstellung gerade oder ungerade Zähnezahl aufweisender Werkstücke geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass man an jeder Profilwalze (32, 42) eine weitere Synchronisierbohrung (322,422) anbringt, wobei die beiden Synchronisierbohrungen (320, 322) der ei-

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