DE10206744A1

DE10206744A1 - Gewindewalzbacke und Verfahren für die Herstellung

Info

Publication number: DE10206744A1
Application number: DE10206744A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Sannomiya
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2002-09-05
Anticipated expiration: 2022-02-19
Also published as: US20020112518A1; DE10206744C5; US6708544B2; DE10206744B4; DE20202470U1; DE10262224B4

Abstract

In einer Walzbacke für die Bildung einer Kugelumlaufspindel beispielsweise durch Walzen ist an einem Ende eines geradlinigen Abschnitts ein Angriffabschnitt ausgebildet, während am anderen Ende ein Reliefabschnitt ausgebildet ist. Der schraubenlinienförmige Vorsprung auf dem Angriffabschnitt und der schraubenlinienförmige Vorsprung auf dem Reliefabschnitt werden mit zunehmendem Abstand vom Dancette-Abschnitt auf dem geradlinigen Abschnitt kontinuierlich und allmählich kleiner. Die Dancette-Abschnitte auf den verschiedenen Abschnitten werden unter Verwendung lediglich einer Schleifscheibe, deren Schleifsteigung geändert wird, kontinuierlich ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gewindewalzbacke und ein Ver fahren für ihre Herstellung.

Die Bildung von Rillen beispielsweise im Schaft einer Kugelumlaufspindel kann durch Walzen oder Schleifen er folgen. Ein Walzprozeß wird verwendet, um eine universel le Kugelumlaufspindel herzustellen, während ein Schleif prozeß verwendet wird, um eine Präzisionskugelumlaufspin del herzustellen. Die Bildung von Rillen für eine gewalz te Kugelumlaufspindel kann durch einen Prozeß des Über tragens der Form von zwei oder drei Walzbacken (im fol genden als "Walzbacken" bezeichnet) erfolgen. Daher er gibt die Bildung von Rillen durch den Übertragungsprozeß eine höhere Produktivität als der Schleifprozeß. Der Walzprozeß ermöglicht eine Massenproduktion bei geringen Kosten und in Übereinstimmung mit der Standardspezifika tion.

Aus JP 9-133195-A ist eine beispielhafte Backe bekannt. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, umfaßt eine Walzbacke 1 einen zylindrischen Abschnitt 2 sowie konische Abschnitte 3, 3', die mit den beiden Enden des zylindrischen Abschnitts 2 verbunden sind und deren Durchmesser in Richtung zu ihrem jeweiligen äußeren Ende abnimmt. Über dem Bereich, der von dem einen konischen Abschnitt 3 über den zylin drischen Abschnitt 2 zu dem anderen konischen Abschnitt 3' reicht, ist ein ununterbrochener schraubenlinienförmi ger Walzvorsprung 8 (Dancette-Abschnitt) ausgebildet. Eine gedachte Fläche, die die Scheitelpunkte der schrau benlinienförmigen Vorsprünge 8 auf dem zylindrischen Ab schnitt 2 verbindet, bildet eine zylindrische Umfangs fläche 6 des zylindrischen Abschnitts 2, die einen gerad linigen Abschnitt S definiert. Die gedachten Flächen, die die Scheitelpunkte der schraubenlinienförmigen Vorsprünge auf den konischen Abschnitten 3, 3' verbinden, bilden je weils konische Umfangsflächen 7, 7' der konischen Ab schnitte. Die konische Umfangsfläche 7 bildet mit der zylindrischen Umfangsfläche 6 einen vorgegebenen Winkel θ (im Bereich von 2° bis 15°), um einen Angriffabschnitt K zu bilden. Die konische Seitenfläche 7' bildet mit der zylindrischen Umfangsfläche 6 einen vorgegebenen Winkel θ' (im Bereich von 2° bis 90°), um einen Reliefabschnitt N zu bilden.

Wenn diese Walzbacke verwendet wird, um im Schaft einer Kugelumlaufspindel durch Walzen ein Gewinde zu erzeugen, weichen die Steigungswinkel der Walzbacke 1 und die Stei gungswinkel eines Stabmaterials jeweils um einen vorge gebenen Wert voneinander ab, wenn die Walzbacke 1 gegen das Stabmaterial gepreßt wird. Dadurch werden die Walz backe 1 und das Stabmaterial mit einer Kraft beauf schlagt, die bestrebt ist, diese beiden Elemente relativ zueinander zu drehen, außerdem wird ein Wanderphänomen erzeugt. Folglich gelangen die Walzbacke 1 und das Stab material automatisch in einen Walzvorgang, wobei sie eine Relativbewegung in axialer Richtung (Längsrichtung) aus führen. Während des Walzens führt die Walzbacke 1 einen Relativbewegung zur Seite ihres Angriffabschnitts K aus. Da in dem Stabmaterial eine Gewinderille entsprechend einer allmählichen Zunahme des Angriffsbetrags durch die Walzbacke 1, der von der Größe des Neigungswinkels θ ab hängt, gebildet wird, kann der Widerstand während des Walzens gesenkt werden.

Der Prozeß, der die Bildung eines Gewindes während eines Längsvorschubs durch das durch die Abweichung der Stei gungswinkel der Walzbacke und des Stapelmaterials hervor gerufene Wanderphänomen umfaßt, wird als "Durchwalzen" bezeichnet und ist bisher in großem Umfang angewendet worden.

Bei dieser Walzbacke sind die Längsschnittformen der schraubenlinienförmigen Vorsprünge (Dancette-Abschnitt) auf dem konischen Angriffabschnitt K und auf dem Relief abschnitt N von jenem des nicht konischen geradlinigen Abschnitts S verschieden. Um diese Walzbacke durch Schleifen herzustellen, müssen unterschiedliche Schleif scheiben verwendet werden, um den geradlinigen Abschnitt S einerseits und den Angriffabschnitt K und den Reliefab schnitt N andererseits zu schleifen. Fig. 7 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens für die Herstellung einer Walz backe. Zum Schleifen des geradlinigen Abschnitts S der Walzbacke 1 wird eine Schleifscheibe A verwendet. Zum Schleifen des Angriffabschnitts K wird eine weitere Schleifscheibe B verwendet. Schließlich wird zum Schlei fen des Reliefabschnitts N, der in bezug auf den Angriff abschnitt K in entgegengesetzter Richtung geneigt ist, eine weitere Schleifscheibe C verwendet. Daher müssen mindestens drei unterschiedliche Schleifscheiben verwen det werden. Diese drei Schleifvorgänge werden unabhängig voneinander unter der Steuerung der axialen Position aus ge führt.

Im Fall der herkömmlichen Walzbacke kann es jedoch leicht vorkommen, daß die Dancette-Abschnitte auf dem Angriffab schnitt K, dem geradlinigen Abschnitt S und dem Reliefab schnitt N, die durch unterschiedliche Schleifscheiben hergestellt werden, unterschiedliche Formen besitzen. Außerdem kann für die Verbindung dieser Abschnitte nur schwer die gewünschte Bearbeitungsgenauigkeit erzielt werden. Daher besitzt die herkömmliche Walzbacke die Nachteile, daß

a) die Verbindung zwischen den verschiedenen Abschnitten eine Kante aufweisen kann und
b) die Verwendung mehrerer Schleifscheiben A, B und C die Kosten erhöht.

Weiterhin muß immer dann, wenn sich der Neigungswinkel θ des Angriffabschnitts K und der Neigungswinkel θ' des Reliefabschnitts N voneinander unterscheiden, eine wei tere Schleifscheibe entsprechend vorbereitet werden. Daher ist es im Hinblick auf die Kosten und die Genauig keit nicht zweckmäßig, den Angriffabschnitt K mit mehre ren unterschiedlichen Neigungswinkeln zu versehen. Dar über hinaus ist es nicht möglich, den Angriffabschnitt K so auszubilden, daß sich die Neigungswinkel kontinuier lich ändern.

In den letzten Jahren ist ein wachsender Bedarf an ge walzten Kugelumlaufspindeln entstanden, die mit höherer Produktivität hergestellt werden können und dennoch die gleichen Betriebseigenschaften wie die durch Schleifen hergestellte Präzisionskugelumlaufspindel besitzen. Es ist jedoch wahrscheinlich, daß die Kugelumlaufspindel, die durch Walzen unter Verwendung einer herkömmlichen Walzbacke mit geringer Genauigkeit bei der Übertragung des Dancette-Abschnitts und der Verbindung der verschie denen Abschnitte hergestellt wird, nicht die strengen Anforderung wie etwa eine Verbesserung der Positionsge nauigkeit, eine Verlängerung der Lebensdauer und eine Ge räuschreduzierung erfüllen kann.

Wenn ferner eine herkömmliche Walzbacke, die auf der Ver bindung zwischen den verschiedenen Abschnitten eine Kante besitzt, verwendet wird, um eine Kugelumlaufspindel her zustellen, wird die Beanspruchung auf den Kantenabschnitt konzentriert, was sich auf die Genauigkeit der Form der Gewinderille in der Kugelumlaufspindel nachteilig aus wirkt.

Wenn darüber hinaus eine Durchwalzbacke verwendet wird, wirkt sich die Größe des Neigungswinkels θ des Angriffab schnitts A auf die Genauigkeit der Gewinderille im Schaft der Kugelumlaufspindel nachteilig aus. Um die Genauigkeit zu verbessern, kann der Neigungswinkel θ der Walzbacke verringert werden (wobei eine übermäßige Verringerung des Neigungswinkels θ ebenfalls ungünstig ist). Dies erfor dert jedoch eine Backe mit sehr großer Breite, was die Herstellungskosten erhöht. Weiterhin erfordert das Walzen eine erhöhte Preßkraft, die eine Vorrichtung mit großen Abmessungen notwendig macht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Probleme zu lösen und eine Gewindewalzbacke, mit der eine Gewinderille im Schaft einer Kugelumlauf spindel durch Walzen bei verringerten Kosten und hoher Genauigkeit hergestellt werden kann, sowie ein Verfahren für die Herstellung einer solchen Gewindewalzbacke, bei dem ein Angriffabschnitt, ein geradliniger Abschnitt und ein Reliefabschnitt der Walzbacke unter Verwendung der selben Backenschleifscheibe bei verringerten Kosten her gestellt werden kann, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Walzbacke nach An spruch 1 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 2. Wei terbildungen der Erfindung sind in den weiteren abhängi gen Ansprüchen angegeben.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird eine Walzbacke für eine Kugelumlaufspindel geschaffen, die auf der Umfangs fläche eines Kugelumlaufspindelmaterials durch Walzen eine hochgenaue Gewinderille herstellen kann.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine Ku gelumlaufspindel geschaffen, bei der die Positionierungs genauigkeit verbessert und das Betriebsgeräusch reduziert sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut lich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht zur Erläuterung der Gewinde walzbacke gemäß einer Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Ausführungsform des Verfahrens für die Her stellung der Gewindewalzbacke nach Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens für die Herstellung der Gewindewalzbacke nach Fig. 1;

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Querschnittsform eines schraubenlinienförmigen Vorsprungs 12s, der durch Schleifen eines groben Walzabschnitts k₃, eines mittelfeinen Walzab schnitts k₂ bzw. eines feinen Walzabschnitts k₁ auf dem Angriffabschnitt K der Gewindewalzbacke nach Fig. 1 gebildet worden ist;

Fig. 5 eine Darstellung, die erläutert, wie sich die Querschnittsform der Rille, die durch Walzen durch den Angriffabschnitt K der Backe bei der Herstellung des Gewindes im Werkstück W durch Walzen mittels der Walzbacke gebildet wird, im Vergleich zum herkömmlichen Fall ändert;

Fig. 6 die bereits erwähnte Schnittansicht zur Erläute rung einer beispielhaften herkömmlichen Gewinde walzbacke;

Fig. 7 die bereits erwähnte schematische Darstellung zur Erläuterung eines beispielhaften Verfahrens für die Herstellung einer Gewindewalzbacke;

Fig. 8 eine Schnittansicht zur Erläuterung einer Gewin dewalzbacke gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 eine Darstellung zur Erläuterung der Gewinderil le, die durch Walzen mit einer herkömmlichen Walzbacke hergestellt worden ist; und

Fig. 10 eine Darstellung zur Erläuterung einer Gewinde rille, die durch Walzen mit einer erfindungsgemä ßen Walzbacke hergestellt worden ist.

Fig. 1 ist eine allgemeine Schnittansicht (teilweise unter Darstellung der äußeren Form) einer Walzbacke für Kugelumlaufspindeln gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Walzbacke 11 ist eine im allgemeinen zylindrische Walze mit einem schraubenlinienförmigen Vorsprung 12. Der schraubenlinienförmige Vorsprung 12 besitzt einen bergförmigen Querschnitt, einen sogenannten Dancette-Abschnitt, der mit konstanter Steigung auf im wesentlichen der gesamten Länge des Umfangs der Walze kontinuierlich ausgebildet ist. Im Betrieb führt die Walzbacke ein Durchwalzen eines Stabmaterials einer Kugelumlaufspindel (Werkstück W) aus, um darin eine genau spezifizierte Kugelumlauf-Gewinderille auszubilden.

Die Backe 11 besitzt einen schraubenlinienförmigen Vor sprung 12s, der mehrere Berge enthält. Jeder Berg besitzt auf dem geradlinigen Abschnitt S, der sich in der Mitte der Backe befindet, im wesentlichen die gleiche Form und im wesentlichen die gleichen Abmessungen. Die Form des schraubenlinienförmigen Vorsprungs 12s wird an die Gewin derille im fertiggestellten Schaft der Kugelumlaufspindel übertragen. In Fig. 1 ist auf der linken Seite des gerad linigen Abschnitts S (Richtung der Relativbewegung der Walzbacke 11 in bezug auf das Stabmaterial) ein Angriff abschnitt K gezeigt. Ein schraubenlinienförmiger Vor sprung 12k, der mit zunehmendem Abstand vom schraubenli nienförmigen Abschnitt 12s kontinuierlich und allmählich kleiner wird, weist auf dem Angriffabschnitt K mehrere Windungen auf. Andererseits ist auf der rechten Seite des geradlinigen Abschnitts S ein Reliefabschnitt N gezeigt. Ein schraubenlinienförmiger Vorsprung 12n, der mit zuneh mendem Abstand vom schraubenlinienförmigen Vorsprung 12s kontinuierlich und allmählich kleiner wird, weist auf dem Reliefabschnitt N ungefähr eine Windung auf. Ferner ist die Ecke des Endes des Stabmaterials an dem schraubenli nienförmigen Vorsprung 12n abgeschrägt, um einen Relief abschnitt 13 mit dem Außendurchmesser der Spindel zu bilden. Die Verbindung zwischen dem Angriffabschnitt K und dem geradlinigen Abschnitt S sowie zwischen dem geradlinigen Abschnitt S und dem Reliefabschnitt N be sitzt einen geringen oder keinen Höhenunterschied. In dieser Anordnung gehen der Angriffabschnitt K, der gerad linige Abschnitt S und der Reliefabschnitt N gleichmäßig ineinander über.

Der Angriffabschnitt K umfaßt einen groben Walzabschnitt k₃, der bei Beginn des Durchwalzens tief in die äußere Oberfläche des Stabmaterials eindringt, einen mittelfei nen Walzabschnitt k₂, der anschließend verhältnismäßig tief, aber weniger tief als der grobe Walzabschnitt k₃, in das Stabmaterial eindringt, und einen feinen Walzab schnitt k₁, der mit dem geradlinigen Abschnitt S verbun den ist und am Ende am wenigsten tief in das Stabmaterial eindringt.

Im folgenden wird ein Verfahren (Schleifverfahren) für die Herstellung einer Gewindewalzbacke gemäß einer Aus führungsform der Erfindung beschrieben.

Zum Schleifen eines Backenwerkstücks mit einem schrauben linienförmigen Vorsprung, der darauf im voraus mit einer von mehreren verschiedenen Backenschleifscheiben ausge bildet worden ist, sind zwei Bearbeitungsprozesse vorge sehen. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt einer der beiden Prozesse die Verwendung einer Schleifscheibe 15 zum Schleifen der Berge auf der Backe 11 mit einer im wesent lichen halbbogenförmigen Rille (Rille in Form eines gotischen Bogens), die mit einer Spitze in der Mitte des Querschnitts hergestellt wird. Dieser Herstellungsprozeß wird im folgenden als "Backenbildungsprozeß 1" bezeich net.

In dem Prozeß 1 für die Bildung der Walzbacke gemäß der Erfindung werden der Angriffabschnitt K, der geradlinige Abschnitt S und der Reliefabschnitt N der Walzbacke 1 sämtlich durch dieselbe Schleifscheibe 15 geschliffen. Die Schleifsteigung L der Schleifscheibe 15 unterscheidet sich jedoch von einem Abschnitt zum nächsten. Mit anderen Worten, nach dem Schleifen des geradlinigen Abschnitts S wird das Schleifen des schraubenlinienförmigen Vorsprungs 12k am Angriffabschnitt K mit derselben Gewindesteigung Ln wie jene des schraubenlinienförmigen Abschnitts 12s auf dem geradlinigen Abschnitt S, jedoch mit kontinuier lich und allmählich abnehmender Berghöhe, ausgeführt. Die Schleifscheibe 15 wird somit auch für den Angriffab schnitt K verwendet. Während dieser Prozedur wird die Schleifscheibe 15 in axialer Richtung mit kontinuierli cher und allmählicher Zunahme der Schleifsteigung Lk ohne Änderung der radialen Position kontinuierlich bewegt.

Mit anderen Worten, der feine Walzabschnitt k₁ auf dem Angriffabschnitt K wird mit kontinuierlicher und allmäh licher Zunahme der Schleifsteigung geschliffen. Bei spielsweise wird der feine Walzabschnitt k₁ auf dem An griffabschnitt K durch Bewegen der Schleifscheibe 15 zunächst mit einer Schleifsteigung Lk₁, die geringfügig größer (plus α₁) als die Schleifsteigung Ls des geradli nigen Abschnitts S ist, dann im folgenden mittelfeinen Walzabschnitt k₂ mit einer Schleifsteigung Lk₂, die nochmals geringfügig größer (plus α₂) als die Schleif steigung Ls des geradlinigen Abschnitts S ist, und schließlich im groben Walzabschnitt k₃ am vorderen Ende mit einer Schleifsteigung Lk₃, die nochmals geringfügig größer (plus α₃) als die Schleifsteigung Ls des geradli nigen Abschnitts S ist, geschliffen. Auf diese Weise wird eine Seite (hier die rechte Seite) des schraubenlinien förmigen Vorsprungs 12k am Angriffabschnitt K der Walz backe 11 durch die Schulter der Rille 15m der Schleif scheibe geschliffen.

Sobald das Schleifen des Angriffabschnitts K beginnend beim feinen Walzabschnitt k₁ und endend beim groben Walzabschnitt k₃ mit den Schleifsteigungen Lk₁ bis Lk₃, die von der Schleifsteigung Ls des geradlinigen Ab schnitts S ausgehend allmählich zunehmen, ausgeführt wor den ist, wird das Schleifen des Angriffabschnitts K be ginnend mit dem feinen Walzabschnitt k₁ und endend mit dem groben Walzabschnitt k₃ durch Bewegen der Schleif scheibe 15 mit den Schleifsteigungen Lk₁ bis Lk₃, die im Gegensatz zum ersten Schleifen allmählich abnehmen, er neut ausgeführt. Während der zweiten Schleifprozedur wird die andere Seite (hier die linke Seite) des schrauben linienförmigen Vorsprungs 12k durch die andere Schulter der Rille 15m der Schleifscheibe geschliffen. Selbst verständlich ist die Anzahl der Schleifvorgänge nicht auf eins eingeschränkt. Falls notwendig, kann das Schleifen mehrmals mit unterschiedlichen Schleifsteigungen ausge führt werden. Auf diese Weise kann der schraubenlinien förmige Vorsprung 12k auf dem feinen Walzabschnitt k₁, der in Richtung der relativen Bewegung der Walzbacke 11 allmählich kleiner wird, kontinuierlich mit derselben Schleifscheibe 15 geschliffen werden. Durch Ausführen des Schleifens des dem geradlinigen Abschnitt S folgenden Walzabschnitts kann die Verbindungsgenauigkeit verbessert werden.

In ähnlicher Weise kann das Schleifen des Reliefab schnitts N der Walzbacke 11 durch Bewegen der Schleif scheibe 15 mit einer Schleifsteigung, die geringfügig größer als jene des geradlinigen Abschnitts S ist, und dann mit einer Schleifsteigung, die geringfügig kleiner als jene des geradlinigen Abschnitts S ist, ausgeführt werden.

Im folgenden wird ein Bildungsprozeß 2, der den anderen Prozeß der Bildung der Gewindewalzbacke darstellt, be schrieben.

In diesem Bildungsprozeß 2 unterscheidet sich die Form der Schleifscheibe 16 von jener der obenbeschriebenen Schleifscheibe 15, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Mit anderen Worten, die Schleifscheibe 16 besitzt ein Paar Rillen 16m in Form eines Viertelbogens, die auf der jeweiligen Kante ausgebildet sind, die durch die Seitenwand und die untere Oberfläche gebildet ist.

Ähnlich wie im Bildungsprozeß 1 wird der schraubenlinien förmige Vorsprung 12 nacheinander auf beiden Seiten unter Verwendung lediglich einer Schleifscheibe 16 auf dem An griffabschnitt K, dem geradlinigen Abschnitt S und dem Reliefabschnitt N der Walzbacke 11 mit einer Schleifstei gung geschliffen, die von einem Abschnitt zum nächsten unterschiedlich ist. Auf diese Weise kann der schrauben linienförmige Vorsprung 12k auf dem feinen Walzabschnitt K der in Richtung der Relativbewegung der Walzbacke 11 allmählich kleiner wird, mit derselben Schleifscheibe 16 wie jener, die für den geradlinigen Abschnitt S verwendet wird, kontinuierlich geschliffen werden. Das Schleifen des Reliefabschnitts N der Walzbacke 11 kann ähnlich wie im Bildungsprozeß 1 ausgeführt werden.

Bei der obenbeschriebenen Gewindewalzbacke 11 und ihrem Herstellungsprozeß können unabhängig davon, ob der Bil dungsprozeß 1 oder der Bildungsprozeß 2 verwendet wird, der Angriffabschnitt K, der geradlinige Abschnitt S und der Reliefabschnitt N mit derselben Schleifscheibe konti nuierlich geschliffen werden, wodurch nicht nur die Produktionskosten gesenkt, sondern auch die zahlreichen folgenden vorteilhaften Wirkungen erhalten werden können:

a) Da das Schleifen lediglich durch eine einzige Schleifscheibe ausgeführt wird und die Bewegung der Schleifscheibe gesteuert wird, besitzt die sich ergebende Walzbacke 11 in bezug auf die Form des schraubenlinienförmigen Vorsprungs 12, in be zug auf die Verbindung zwischen dem Angriffab schnitt K und dem geradlinigen Abschnitt S einer seits und zwischen dem geradlinigen Abschnitt S und dem Reliefabschnitt N andererseits eine hohe Genauigkeit und einen bestimmten Unterschied zwi schen den Steigungen des Angriffsabschnitts K und des geradlinigen Abschnitts S einerseits und zwi schen dem geradlinigen Abschnitt S und dem Re liefabschnitt N andererseits. Daher besitzt die Gewinderille, die durch Walzen mittels der Walz backe 11 aus dem Werkstück W, das das zu walzende Material darstellt, hergestellt wird, eine gesi cherte Formgenauigkeit und Zickzackanordnung in Laufrichtung längs der Gewinderille (Steigungs präzision). Somit kann eine Kugelumlaufspindel, die die strengen Anforderungen hinsichtlich der Positionierungsgenauigkeit, der Lebensdauer, der Geräuschunterdrückung und dergleichen erfüllt, geschaffen werden.
b) Da die Verbindung einerseits zwischen dem An griffabschnitt K und dem geradlinigen Abschnitt S und andererseits zwischen dem geradlinigen Ab schnitt S und dem Reliefabschnitt N äußerst gleichmäßig ist und keine Kante aufweist, tritt im Gegensatz zum herkömmlichen Fall keine Konzen tration der Beanspruchung auf, wenn in dem Werk stück W durch Walzen eine Gewinderille ausgebil det wird, wodurch eine Verformung der Gewinde rille verhindert wird. Auch in dieser Hinsicht kann die resultierende Gewinderille die gewünsch te Formgenauigkeit aufweisen.
c) Da die zum Bilden und Ausrichten der Rille in der Schleifscheibe im Schleifschritt während der Her stellung der Backe erforderliche Zeit im Ver gleich zum herkömmlichen Fall auf einen kleinen Wert oder auf null verringert werden kann, können die Herstellungskosten der Backe gesenkt werden.
d) Da die Herstellung der Backe im Gegensatz zum herkömmlichen Fall nicht die Verwendung mehrerer Schleifscheiben, die den mehreren Rillenformen entsprechen, erfordert und eine Backe mit größe rer Breite als im herkömmlichen Fall entworfen werden kann, können die Kosten der Herstellung der Walzbacke gesenkt werden.
e) Für die Gewindewalzbacke mit einem Angriffab schnitt K, der einen groben Walzabschnitt k₃, ei nen mittelfeinen Walzabschnitt k₂ und einen fei nen Walzabschnitt k₁ aufweist, kann eine Einstel lung des Walzbetrags pro Umdrehung des Werkstücks W vorgenommen werden, was bisher unmöglich war. In dieser Anordnung kann durch Vorbestimmen des Änderungsgrades der Schleifsteigung im Feinwalz bereich der Walzbacke auf einen kleinen Wert und durch Vorbestimmen des Änderungsgrades der Schleifsteigung im Grobwalzbereich der Walzbacke auf einen großen Wert ein Walzen sowohl mit der erwünschten Genauigkeit als auch mit dem er wünschten Wirkungsgrad verwirklicht werden. Fer ner kann durch kontinuierliches Ändern der Schleifsteigung der Walzbetrag pro Umdrehung des Werkstücks genauer eingestellt werden.
f) In dem Fall, in dem das Walzen mittels einer Walzbacke, die eine Neigung des Angriffabschnitts wie im herkömmlichen Fall aufweist, ausgeführt wird, tritt während des Walzens an einigen Punk ten ein Abschnitt A mit einem Durchmesser auf, der größer als der Außendurchmesser des zu wal zenden Werkstücks W (des zu walzenden Materials) ist, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Im Gegensatz dazu kann in der Erfindung der Dancette-Abschnitt durch den zylindrischen Abschnitt der Backe zer brochen werden (siehe Fig. 8). Somit kann während des Walzens kein Abschnitt mit einem Durchmesser, der größer als der Außendurchmesser des Gewindes des Werkstücks (des zu walzenden Materials) W auftreten. Daher kann ein Gewinde mit einer Spe zifikation, die das Walzen des Werkstücks W über das Ende zum Mittelabschnitt ermöglicht, verwen det werden, um eine Spindel herzustellen, deren Außendurchmesser nicht teilweise größer als der Außendurchmesser des Gewindes des Werkstücks W ist.
g) In dem Fall, in dem die herkömmliche Backe verwendet wird, weist der resultierende fertigge stellte Bereich am Boden der Gewinderille eine starke Verformung und an der Schulter der Gewin derille eine geringe Verformung auf (siehe Fig. 5). Dies macht erforderlich, daß das Mate rial am Boden der Gewinderille in die Nähe der Schulter der Gewinderille getrieben wird. Dies macht ferner eine größere Walzlast und ein größe res Walzdrehmoment (Drehmoment zum Drehen der Backe) während des Walzens erforderlich. In der Erfindung weist im Gegensatz dazu der resultie rende fertiggestellte Bereich am Boden der Gewin derille eine geringe Verformung und an der Schul ter der Gewinderille eine große Verformung auf (siehe Fig. 5). Bei dieser Anordnung ist das Fließen des Materials während der plastischen Verformung gleichmäßig, wodurch die Notwendigkeit einer großen Walzlast und/oder eines großen Walz drehmoments während des Walzens beseitigt wird.
h) In dem Fall, in dem die herkömmliche Backe verwendet wird, zeigt die übertragene Form der Rille bei einer plastischen Verformung (Änderung der Extrusion durch die Backe) eine große Ände rung. Da ferner ein Gewindepaar (rechte Seite und linke Seite) nicht gleichmäßig übertragen werden kann, ist es schwierig, eine gewalzte Kugelum laufspindel mit hoher Genauigkeit in bezug auf die Form der Rille herzustellen. Gemäß der Erfin dung kann im Gegensatz dazu das Fließen des Mate rials sauber ausgeführt werden, wodurch die Form der Rille selbst dann nur wenig geändert wird, wenn sich die plastische Verformung ändert, so daß eine gleichmäßige Übertragung des Paars Ge winderillen möglich ist. Auf diese Weise kann eine gewalzte Kugelumlaufspindel mit unveränder lich hoher Genauigkeit in bezug auf die Form der Rille hergestellt werden.

Fig. 4 zeigt den Querschnitt des geschliffenen schrauben linienförmigen Vorsprungs 12s auf dem groben Walzab schnitt k₃, dem mittelfeinen Walzabschnitt k₂ und dem feinen Walzabschnitt k₁ des Angriffabschnitts K der Walzbacke 11 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfin dung in einer überlappenden Darstellung. Der äußerste Umfang stellt die endgültige Form des feinen Walzab schnitts k₁ dar.

Fig. 5 zeigt, wie sich die Form des Querschnitts der Rille, die durch Walzen durch den Angriffabschnitt der Backe gebildet wird, während der Bildung der Gewinderille im Werkstück W durch eine Walzbacke ändert. Die linke Hälfte des Diagramms veranschaulicht die Formänderung bei einem Walzvorgang durch eine herkömmliche Backe, während die rechte Hälfte des Diagramms die Formänderung bei einem Walzvorgang durch eine Backe gemäß der Erfindung veranschaulicht.

Im folgenden wird eine Walzbacke gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Fig. 8 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Walzbacke gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 8 ist eine Walzbacke 20 für eine Kugelumlaufspindel durch einen Hauptbackenkörper (Walze) 21 gebildet, der einen zylin drischen Abschnitt 21a und einen konischen Reliefab schnitt 21b, der an einem Ende des zylindrischen Ab schnitts 21a gebildet ist, umfaßt. Der Hauptbackenkörper 21 umfaßt einen schraubenlinienförmigen Vorsprung (Dancette-Abschnitt) 22, der am Umfang von einem Ende zum anderen kontinuierlich ausgebildet ist.

Der schraubenlinienförmige Vorsprung 22 umfaßt einen Ab schnitt 22a mit konstanter Höhe (im folgenden als "ge radliniger Abschnitt" bezeichnet) und einen Abschnitt 22b mit unterschiedlichen Höhen (im folgenden als "Angriff abschnitt") bezeichnet. Der Angriffabschnitt 22b ist an einem Ende des Hauptbackenkörpers 21, das sich gegenüber dem Reliefabschnitt 21b befindet, gebildet. Die zweite Ausführungsform ist insofern gleich der ersten Ausfüh rungsform, als nur der Angriffabschnitt 22b einen schrau benlinienförmigen Vorsprung aufweist, der mit zunehmendem Abstand vom geradlinigen Abschnitt kontinuierlich kleiner wird. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich je doch von der ersten Ausführungsform dadurch, daß sich die Steigung der Schleifscheibe einmal über dem gesamten Be reich des Angriffabschnitts 22b ändert und der Dancette- Abschnitt am Reliefabschnitt 21b gleich dem Reliefab schnitt der herkömmlichen Walzbacke ist.

Die Erfindung kann auch auf gewalzte Schrauben, die von einer Kugelumlaufspindel verschieden sind, angewendet werden.

Der Prozeß der Bildung der Walzbacke ist nicht auf das Schleifen eingeschränkt. Alle abtragenden Prozesse wie etwa ein Schleifen mit einem Formungswerkzeug können ver wendet werden.

Wie oben erwähnt worden ist, kann mit der Gewindebacke nach Anspruch 1 ein Gewindedurchwalzen ausgeführt werden um im Spindelschaft durch Walzen eine Gewinderille bei verringerten Kosten und mit hoher Genauigkeit auszubil den.

Nach Anspruch 2 kann eine Walzbacke für eine Kugelumlauf spindel geschaffen werden, mit der eine Gewinderille in dem Kugelumlaufspindel-Material durch Walzen bei gesenk ten Kosten und mit hoher Genauigkeit gebildet werden kann.

In dem Verfahren nach Anspruch 3 kann eine Gewindewalz backe hergestellt werden, die einen Angriffabschnitt, einen geradlinigen Abschnitt und einen Reliefabschnitt umfaßt, wobei stets die gleiche Backenschleifscheibe ver wendet werden kann und die Kosten verringert sind.

In dem Verfahren nach Anspruch 4 kann eine Walzbacke hergestellt werden, die die gleiche Wirkung wie die Walz backe nach Anspruch 1 besitzt.

In der Walzbacke nach Anspruch 5 für eine Kugelumlauf spindel kann die Genauigkeit der Positionierung der Ku gelumlaufspindel verbessert und das Geräusch gesenkt wer den.

Claims

1. Walzbacke (1) für Kugelumlaufspindeln, gekennzeichnet durch
einen geradlinigen Abschnitt (S), der in einem Mittelabschnitt ausgebildet ist und einen Dancette-Ab schnitt (12s) mit gleichbleibender Form aufweist,
einen Angriffabschnitt (K), der in Längsrichtung an einem Ende des geradlinigen Abschnitts (S) ausgebildet ist und einen schraubenlinienförmigen Vorsprung (12k) aufweist, und
einen Reliefabschnitt (N), der in Längsrichtung am anderen Ende des geradlinigen Abschnitts (S) ausgebil det ist und einen schraubenlinienförmigen Vorsprung (12n) aufweist,
wobei die schraubenlinienförmigen Vorsprünge (12k, 12n), die am Angriffabschnitt (K) bzw. am Reliefab schnitt (N) ausgebildet sind, mit zunehmendem Abstand vom Dancette-Abschnitt (12s) des geradlinigen Abschnitts (S) kontinuierlich und allmählich kleiner werden.

2. Verfahren für die Herstellung einer Walzbacke nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Schleifformen des Dancette-Abschnitts (12s) auf dem geradlinigen Abschnitt (S) der Backe (1) mit einer gleichmäßigen Bearbeitungssteigung einer Schleifscheibe (15),
Formen einer Seite des Dancette-Abschnitts (12k, 12s) auf dem Angriffabschnitt (K) bzw. auf dem Reliefab schnitt (N) mit der Schleifscheibe (15) in der Weise, daß die Bearbeitungssteigung mit zunehmendem Abstand vom geradlinigen Abschnitt (S) zunimmt und ohne Änderung der radialen Position der Schleifscheibe (15) kontinuierlich zunimmt, und
Formen der anderen Seite des Dancette-Abschnitts (12k, 12s) auf dem Angriffabschnitt (K) bzw. dem Relief abschnitt (N) mit derselben Schleifscheibe (16) in der Weise, daß die Bearbeitungssteigung mit zunehmendem Ab stand vom geradlinigen Abschnitt (S) kleiner als dieje nige des geradlinigen Abschnitts (S) wird und ohne Ände rung der radialen Position der Schleifscheibe (15) konti nuierlich abnimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß das Formen des Dancette-Abschnitts (12k, 12s, 12n) auf dem geradlinigen Abschnitt (S), dem Angriffab schnitt (K) und dem Reliefabschnitt (N) kontinuierlich ausgeführt wird.

4. Kugelumlaufspindel, die eine Kugelumlauf-Gewinde rille besitzt, die durch Walzen mit der Walzbacke (1) nach Anspruch 1 hergestellt ist.