DE1013612B

DE1013612B - Device for cold rolling of axially parallel profiles, e.g. Gears

Info

Publication number: DE1013612B
Application number: DES32579A
Authority: DE
Inventors: Hans-Horst Grenzmann
Original assignee: PEE WEE MASCHINEN und APPBAU I
Current assignee: PEE WEE MASCHINEN und APPBAU I
Priority date: 1953-03-12
Filing date: 1953-03-12
Publication date: 1957-08-14

Description

Einrichtung zum Kaltwalzen von achsparallelen Profilen, z. B. Verzahnungen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kaltwalzen von achsparallelen Profilen, z. B. Verzahnungen, an stangenförmigen Werkstücken mit in ihrem Einlaufbereich konisch ausgebildeten sowie zur Werkstückachse parallel und in einem festen Abstand angeordneten, drehangetriebenen Profilwalzen, zwischen denen das frei drehbar aufgenommene Werkstück durch eine besondere, beispielsweise von dem Walzenantrieb unabhängige Vorschubeinrichtung in axialer Richtung kontinuierlich hindurchbefördert wird.Device for cold rolling of axially parallel profiles, e.g. B. gears The invention relates to a device for cold rolling axially parallel profiles, z. B. gears, on rod-shaped workpieces with conical in their inlet area trained and arranged parallel to the workpiece axis and at a fixed distance, rotationally driven profile rollers, between which the freely rotatably accommodated workpiece by a special feed device, for example independent of the roller drive is continuously conveyed through in the axial direction.

Während beim Gewindewalzen und auch beim Walzen großer Steigungen, wie es beispielsweise Schraubenverzahnungen sind, die Profile der Walzwerkzeuge in dauerndem Eingriff mit dem zu verformenden Werkstoff sind, ist dies beim Walzen von achsparallelen Profilen, z. B. Verzahnungen, nicht der Fall. Hier dringen die Zähne der Werkzeugwalzen immer wieder schlagartig in das zu profilierende Werkstück ein, so daß die Verformung unter Einwirkung aufeinanderfolgender Stöße vor sich geht. Ein stetiges Auffließen des Werkstoffes läßt sich auf diese Weise nicht erreichen, da nach jedem Druckimpuls das Werkstoffgefüge wieder zur Ruhe kommt.While thread rolling and also rolling large gradients, as it is, for example, screw gears, the profiles of the rolling tools are in permanent engagement with the material to be deformed, this is during rolling of axially parallel profiles, e.g. B. gears, not the case. Here they invade The teeth of the tool rollers suddenly hit the workpiece to be profiled a, so that the deformation under the action of successive impacts in front of you goes. A steady flow of the material cannot be achieved in this way, because after each pressure pulse the material structure comes to rest again.

Dies läßt sich auch nicht dadurch völlig verhindern, daß man das Werkstück in axialer Richtung stetig durch den Walzenspalt hindurchbefördert, da hierbei ein störender Materialstau entsteht. Zur überwindung desselben hat man das Profil der Werkzeugwalzen an einer Stelle ihres Umfanges derart verkleinert, daß an dieser Stelle eine vorübergehende Lockerung des zwischen den Walzen befindlichen Walzgutes bewirkt wird. während der das Werkstück sprungweise vorgeschoben werden kann. Da diese Schwierigkeiten besonders beim Kaltwalzen von sehr langen, achsparallelen Profilen an stangenförmigen Werkstücken und bei großen Umformungsgraden auftreten, wurde bereits eine Erwärmung der zu walzenden Werkstücke vorgenommen. Hierzu sind aber zusätzliche kostentreibende Einrichtungen für die beispielsweise induktive Erwärmung des Werkstücks notwendig. Diese Maßnahme ist auch meist deshalb nicht tragbar, weil die Werkstücke nach dem Warmwalzen schrumpfen und keine genauen Profile aufweisen. Außerdem vertragen manche hochwertigen Werkstoffe, wenn sie nicht ihre Festigkeitseigenschaften verlieren sollen, solche Vorwärmungen nicht.This cannot be completely prevented by the workpiece conveyed steadily through the nip in the axial direction, since this is a disruptive material jam occurs. To overcome this one has the profile of Tool rolls reduced at one point of their circumference so that at this Provide a temporary loosening of the rolling stock located between the rollers is effected. during which the workpiece can be advanced step by step. There these difficulties especially when cold rolling very long, axially parallel Profiles occur on rod-shaped workpieces and with large degrees of deformation, the workpieces to be rolled have already been heated. These are but additional cost-driving facilities for the inductive, for example The workpiece must be heated. This measure is also usually not therefore portable because the workpieces shrink after hot rolling and no precise profiles exhibit. In addition, some high-quality materials can tolerate them if they are not yours Should lose strength properties, such preheating should not.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, auf möglichst wirtschaftliche Weise genaue achsparallele Profile, die insbesondere auch große Umformungsgrade erforderlich machen, an langen Werkstückexi durch Kaltwalzen herzustellen. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung sollen auch Werkstoffe verhältnismäßig hoher Festigkeit im Durchzug gewalzt werden können. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine besondere Formgebung des Walzeneinlaufbereichs.The invention has set itself the task of being as economical as possible Way precise axially parallel profiles, which in particular also large degrees of deformation make it necessary to produce on long workpiece exi by cold rolling. With the The device according to the invention should also contain materials of relatively high strength can be rolled in a draft. This task is solved by a special one Shaping of the roller inlet area.

Erfindungsgemäß verläuft nämlich der Grund der Profile der im Einlaufbereich konischen Walzen, wie auf dem Gebiet des Gewindewalzens an sich bekannt, gleichfalls konisch. Hierbei verjüngen sich alle Profile im Einlaufbereich der Walzen zur Einlaufseite hin, d. h., alle Profile des zylindrischen Walzenteiles setzen sich entsprechend der Abnahme des Kopf- und Fußkreisdurchmessers im konischen Walzenteil kleiner werdend fort.According to the invention, namely, the base of the profiles runs in the inlet area conical rollers, as is known per se in the field of thread rolling, likewise conical. Here, all profiles in the inlet area of the rollers taper towards the inlet side down, d. that is, all profiles of the cylindrical roller part are set accordingly the decrease in the tip and root diameter in the conical roller part becomes smaller away.

Durch diese Ausbildung des Walzeneinlaufbereichs wird ein nahezu radiales Aufwachsen der Werkstofffaser vom Beginn des Walzvorganges bis zum Auswalzen des vollen Profils und ebenso die Fließwilligkeit des Werkstoffes aufrechterhalten, und zwar unter Einwirkung der aufeinanderfolgenden Druckimpulse sowie des stetig erfolgenden Vorschubes. Die Erfindung ermöglicht eine Erhöhung der Drehzahlen der Werkzeugwalzen sowie der Vorschubgesch.windigkeit und damit eine wesentliche Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Kaltwalzens von achsparallelen Profilen an stangenförmigen Werkstücken. im Durchlauf.As a result of this design of the roller inlet area, an almost radial one becomes Growing up of the material fiber from the beginning of the rolling process to the rolling out of the maintain full profile and also the fluidity of the material, namely under the action of the successive pressure pulses as well as the steady subsequent feed. The invention enables an increase in the speeds of the Tool rolls as well as the feed speed and thus a significant improvement the economic efficiency of cold rolling of axially parallel profiles on bar-shaped Work pieces. in the run.

Für die Maßhaltigkeit der gewalzten. achsparallelen Profile ist es im Hinblick auf die erreichbaren hohen Drehzahlen und den großen Vorschub von Bedeutung, daß sich die erzeugenden Profile an den Werkzeugwalzen im Walzenauslaufbereich sowohl vom Profilgrund als auch von den Flanken des gewalzten. Profils unter langsamem Abschwellen des Arbeitsdrucks wieder lösen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Walzen im Auslaufbereich, ähnlich wie beim Gewindewalzen, dieselbe bzw. eine geometrisch ähnliche Formgebung der Profile wie im Einlaufbereich aufweisen. Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 die Einrichtung unter Fortlassung des Vorschubantriebes schematisch, wobei die geschnitten dargestellten Werkzeugwalzen im Einlaufbereich erfindungsgemäß ausgebildet sind, Fig. 2 eine andere Ausführungsform, bei der die Werkzeugwalzen auch im Auslaufbereich eine geometrisch ähnliche Formgebung wie im Einlaufbereich aufweisen, und Fig. 3 eine schaubildliche Teildarstellung einer Profilwerkzeugwalze gemäß der Erfindung.For the dimensional accuracy of the rolled. it is axially parallel profiles important in terms of the high speeds that can be achieved and the large feed rate, that the generating profiles on the tool rolls in the roll run-out area both from the profile base as well as from the flanks of the rolled. Profile under slow Loosen the swelling of the working pressure again. This is achieved in that the Rolling in the run-out area, similar to thread rolling, the same or one geometrically have a similar shape of the profiles as in the inlet area. Of the The subject of the invention is shown in the drawing, for example, namely Fig. 1 shows the device schematically, omitting the feed drive, the tool rollers shown in section in the inlet area according to the invention are formed, Fig. 2 shows another embodiment in which the tool rollers A geometrically similar shape in the outlet area as in the inlet area and FIG. 3 is a diagrammatic partial representation of a profile tool roll according to the invention.

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Zeichnungen gleiche Teile.The same reference symbols denote the same parts in the drawings.

Das stangenförmige Werkstück 1 wird durch die drehangetriebenen Werkzeugwalzen 2, 3 in Pfeilrichtung hind,urchbefördert und dabei mit achsparallelen Profilen, im vorliegenden Falle Verzahnungen, durch Kaltwalzen versehen. Der Drehantrieb der auf festen Achsabstand eingestellten Werkzeugwalzen 2 und 3 ist der gleiche wie bei bekannten Zahnrad- oder Gewindewalzmaschinen. Diese Maschinen sind zusätzlich mit einer nicht dargestellten Vorschubvorrichtung für das Werkstück versehen, die im einfachsten Fälle eine Handkurbel sein kann. Vorzugsweise wird eine übliche mechanisch betätigte Vorschubvorrich.tung Verwendung finden. Der fertig profilierte, die, Werzeugwalzen verlassende Teil des Werkstücks ist mit 4 bezeichnet. Das stangenförmige Werkstück hat den ursprünglichen Durchmesser D, den vergrößerten Kopfkreisdurchmesser DK und den Fußkreisdurchmesser DF der im Durchlauf gewalzten Verzahnung.The rod-shaped workpiece 1 is driven by the rotating tool rollers 2, 3 in the direction of the arrow, conveyed through and with axially parallel profiles, in the present case toothing, provided by cold rolling. The rotary drive of the Tool rolls 2 and 3 set to a fixed center distance is the same as in known gear or thread rolling machines. These machines are additional provided with a feed device, not shown, for the workpiece, which in the simplest cases it can be a hand crank. Preferably, a conventional mechanical operated feed device use. The finished profiled, die, tool rollers The part of the workpiece that leaves the workpiece is denoted by 4. The bar-shaped workpiece has the original diameter D, the enlarged tip diameter DK and the root diameter DF of the toothing rolled in the throughfeed.

Die Walzen 2 und 3 sind im Einlaufbereich 5 in üblicher Weise konisch ausgebildet. Abweichend von der bekannten konischen Formgebung der Walzen derartiger Einrichtungen, bei denen der Profilgrund über die ganze Walzenlänge, d. h. auch im Ein- und Auslaufbereich gleichbleibend zylindrisch ist, fällt im Falle der Erfindung der Grund der Profile entsprechend der Konizität am Walzenumfang zur Einlaufseite des Wers.tücks hin ab, wobei sich alle Profile im Einlaufbereich der Walzen zur Einlaufseite hin verjüngen. Mit anderen Worten: Alle Profile des zylindrischen Walzenteiles 6 setzen sich entsprechend der Abnahme des Kopf- und Fußkreisdurchmessers im konischen Walzenteil 5 kleiner werdend fort, wie dies aus der Fig. 3 ersichtlich ist. Der Übergang vom konischen Teil 5 zum zylindrischen Teil 6 kann dabei an passender Stelle vorgesehen sein und in geeigneter Kurve oder Linienführung verlaufen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist nicht nur an der Einlaufseite des Werkstücks ein konischer Walzenteil 5 vorgesehen, sondern auch die Auslaufseite weist eine konische Profilierung 7 auf, welche dieselbe bzw. eine geometrisch ähnliche Formgebung hat wie im Einlaufbereich. Der zvlindrische Walzenteil 6' ist hierbei ebenso Formgebungsteil wie der Teil 6 in Fig. 1. Durch eine solche Walzenprofilierung auch im Auslaufbereich werden Absätze am Werkstück vermieden; vor allem aber löst sich - wie bereits beim Gewindewalzen beobachtet - das zu erzeugende Profil leichter vom erzeugten Profil, insbesondere auch dann, wenn hohe Drehzahlen der Walzen und hohe Vorschübe des Werkstücks zur Anwendung kommen.The rollers 2 and 3 are conical in the inlet area 5 in the usual way educated. Deviating from the known conical shape of the rollers such Facilities in which the profile base extends over the entire length of the roll, d. H. even is consistently cylindrical in the inlet and outlet area, falls in the case of the invention the bottom of the profiles according to the taper on the roller circumference towards the inlet side des Wers.tücks down, with all profiles in the inlet area of the rollers to Taper the inlet side. In other words: all profiles of the cylindrical roller part 6 settle in the conical shape according to the decrease in the tip and root diameter Roller part 5 becomes smaller and smaller, as can be seen from FIG. 3. Of the The transition from the conical part 5 to the cylindrical part 6 can be at a suitable point be provided and run in a suitable curve or line. In the embodiment According to Fig. 2, a conical roller part is not only on the entry side of the workpiece 5 provided, but also the outlet side has a conical profile 7, which has the same or a geometrically similar shape as in the inlet area. The cylindrical roller part 6 ′ is here just as much a shaping part as part 6 In Fig. 1. Such a roller profiling also in the run-out area results in paragraphs avoided on the workpiece; but above all it loosens - as with thread rolling observed - the profile to be generated more easily from the generated profile, in particular even when high speeds of the rollers and high feed rates of the workpiece are used Application.

Claims

PATENT APPEAL: 1. Device for cold rolling of axially parallel profiles, z. B. Toothings on rod-shaped workpieces with conical shape in their inlet area and parallel to the workpiece axis and arranged at a fixed distance, rotationally driven profile rollers, between which the freely rotatable workpiece is continuously conveyed through a special feed device, for example independent of the roller drive, in the axial direction, characterized in that the bottom of the profiles in the inlet area (5) of the rollers (2, 3) slopes down in a manner known per se corresponding to the conicity of the roller circumference towards the inlet side of the workpiece (1) and that all profiles in the inlet area of the rollers (2 , 3) taper towards the inlet side, ie that all the profiles of the cylindrical roller part (6) continue to become smaller in accordance with the decrease in the tip and root diameter in the conical roller part (5).

2. Device according to claim 1 with conical design in the inlet and outlet areas. Rollers, characterized in that the profiles in the outlet area (7) have the same or a geometrically similar shape as in the inlet area. (5) of the rollers (2, 3). Considered publications: German Patent Nos. 837 088, 803 232, 522 269, 308 992, 306 092; Austrian Patent No. 170 909; Swiss Patent No. 235 618; French Patent No. 960,342; USA. Patent No. 1558 086th; Excerpts from German patent applications D 93041 1 b, K 169218 1 b, S t 62819 1 b. Cited earlier rights: German Patent No. 925 522.