DE1030806B - Einrichtung zum Walzen von Stirn- oder Kegelraedern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Walzen von Stirn- oder Kegelrädern mit einer oder mehreren während des Arbeitsvorgangs gegen das Werkstück zustellbaren Walzen, deren Antriebswellen mit der Werkstückwelle über einen Zahntrieb in Zwanglaufverbindung stehen, der unter Aufrechterhaltung des Walzenantriebs eine Lagenveränderung der Walzenantriebswellen gegenüber der Werkstückwelle zuläßt.

Bei der Herstellung von Zahnrädern durch einen Walzvorgang läßt man ein Zahnradrohstück und eine Prägewalze rotieren. Dabei wird die Prägewalze gegen die Oberfläche des Zahnradrohlings gepreßt, um an diesem eine Verformung hervorzurufen und. die Zähne durch einen Prägevorgang entstehen zu lassen. Wenn dabei das Walzen des Zahnrades immer nur in einer Drehrichtung erfolgt, entsteht eine asymmetrische Bearbeitung des Werkstücks, sowohl an der rechten als auch an der linken Seite der Zähne, weil die Kraftwirkung an den beaufschlagten Seiten und den Rückseiten der Zähne verschieden ist. Außerdem wird aus demselben Grund auch die Metallstruktur des Zahnrades unsymmetrisch.

Um diese Nachteile zu vermeiden, sind Zahnradwalzmaschinen gebaut worden, bei denen die Rotationsrichtung der Walzen und des Werkstücks während des Arbeitsvorganges häufig geändert wird, so daß die rechten und die linken Seitenflächen der Zähne abwechselnd als Antriebsflächen dienen.

Infolge von starken Kräften, die durch die wechselweise Veränderung der Rotationsrichtung während des Walzvorgangs hervorgerufen werden, können jedoch häufig Beschädigungen der Maschine auftreten. Die Werkstückzähne sollten daher am besten immer im gleichen Sinn beaufschlagt werden.

Es ist ferner bei Profilwalzmaschinen bereits bekannt, zur Aufrechterhaltung der Eingriffsverhältnisse zwischen den Walzen und dem Werkstück während der Zustellperiode in den Antriebswellen der Walzen Kardangelenke vorzusehen. Es kann auch mittels Keilwelle eine Axialverschiebung zwischen einem Antriebszahnrad und dessen Antriebswelle zugelassen oder über Zwischenräder mit veränderlicher Achslage die Zusammenarbeit zwischen dem Antriebsund dem bewegbaren Antriebszahnrad aufrechterhalten werden. Für Walzeinrichtungen mit Radialzustellung der Walzen wurden auch bereits Gleitzahntriebe mit geraden Zähnen vorgesehen. Dies sind Zahnradantriebe, bei denen das sich mit der Walzenzustellung ortsverlagernde Antriebszahnrad der Walzen zwar während des Zustellvorgangs seinen vollen Eingriff mit seinem es antreibenden Gegenrad aufrechterhält, jedoch auf Grund seiner größeren Breite eine Axialverschiebung und damit die Walzenzustellung ermöglicht.

Einrichtung zum Walzen
von Stirn- oder Kegelrädern

Anmelder:

Masao Naruse, Takeo Tsuchikawa,

Sendai,
Kabushikikaisha Nihon Denshi

Kogaku Kenkyusho

und Mitsubishi Nippon

Heavy-Industries Ltd.,

Tokio (Japan)

Vertreter: Dr. F. Zumstein
und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann,
Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4

Beanspruchte Priorität:
Japan vom 31. März 1955

Takeo Tsuchikawa, Sendai (Japan),
ist als Erfinder genannt worden

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung soll ermöglicht werden, daß Zahnräder mit genau symmetrisch geformten Zähnen gewalzt werden können, ohne daß eine Umkehr der Drehrichtung der Walzen während des Arbeitsvorgangs benötigt wird.

Erfindungsgemäß ist der Zahntrieb zwischen Werkstück und Werkzeug ein an sich bekannter Gleitzahntrieb, wobei die ineinandergreifenden Gleitzahnräder als Schraubenräder ausgebildet sind.

Dadurch ist es möglich, daß auf Grund der bei der erfindungsgemäßen Einrichtung während der Zustellbewegung der Walzen eintretenden Relativverdrehung zwischen den Walzen und dem Werkstück in der Endphase des immer im gleichen Drehsinn verlaufenden

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Walzvorgangs jede Walze jeweils eine Flanke des Zahns formt, wodurch eine sehr genaue Zahnbildung erreicht wird.

An Hand der Zeichnung, die schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Grundriß einer Ausführungsform der Erfindung für die Herstellung von Stirn- und Schraubenzahnrädern,

Fig. 2 ein Diagramm, welches die Arbeitsschritte der erfindungsgemäßen Einrichtung, d. h. das Eindringen der Prägewalzen in die Zähne des Zahnradrohstücks, zeigt,

Fig. 3 einem Grundriß einer anderen Anordnung nach der Erfindung zum Herstellen von Kegelrädern,

Fig. 4 eine Einrichtung zum Anpressen von zwei Prägewalzen gegen ein Zahnradrohstück,

Fig. 5 eine andere Vorrichtung, um zwei Paare von Prägewalzen gegen die entsprechenden Zahnradrohstücke zu pressen. ao

In Fig. 1 ist W ein Zahnradrohstück, welches auf einer Welle WS angebracht ist. R₁ und R₂ sind Prägewalzen, welche auf parallel zur Welle WS und an gegenüberliegenden Seiten derselben angeordneten Wellen T₁ und r₂ gelagert sind. TW ist ein Hauptantriebszahnrad, welches auf der Welle WS angeordnet ist. T₁ und T₂ sind Triebräder, welche auf Wellen t_t und t₂ parallel zur Welle WS angebracht sind. Die Zahnräder T₁ und T₂ sind mit dem Zahnrad TW im Eingriff, um die Prägewalzen .R₁ und R₂ und das Zahnradrohstück W synchron und mit konstanter Drehzahl zu drehen, wodurch die gewünschte Anzahl von Zähnen im Werkstück entstehen kann. Die Prägewalze .R₁ wird jetzt von dem Triebrad T₁ über eine Reihe von Zwischenrädern Vn₁ ¹M₁ S₁ S₁ η_χ n{, welche auf den entsprechenden Wellen ^₁ S₁ S₁ Y₁ angebracht sind, angetrieben. Für die Prägewalze R₂ gilt sinngemäß dasselbe. Die Wellen T₁ und -J₁' sind nun auf einem Schlitten K₁ angebracht, damit die Prägewalze R₁ und die Zahnräder S₁ U₁ und % in bezug auf die Welle WS hin und her bewegt werden können. Sinngemäß verhält es sich mit dem auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Walzenantrieb. Bei der Hinundherbewegung der Schlitten K₁ und K₂ werden die Zahnräder S₁ und S₂ entlang ihren Rotationsachsen verschoben. Aus diesem Grund ist — wie dies bei Gleitzahntrieben üblich ist — ein Zahnrad der Zahnradpaare S₁ S₁ und JT₂ 6"₂' — z. B. S₁ und JT₂' — breiter als die anderen, so daß die Räder beim Verschieben nicht außer Eingriff geraten. Werden nun Schraubenräder als Zahnräder .!T₁ S₁ S₂ S₂ verwendet, so entsteht beim Vorschub der Walzen eine Verdrehung der Walzen relativ zum Werkstück, die dem Steigungswinkel der Schraubenräder und dem Verschiebeweg entspricht. Bei gleicher Ausbildung der Schraubenräder^ S₁ S₂ S₂ wirken die Prägewalzen R₁ und R₂ auf der Bogenlänge von demselben Verdrehwinkel auf das Werkstück, jedoch in entgegengesetzter Richtung. Fig. 2 zeigt den Zahnradwalzvorgang. Bei der Umdrehung wird die Prägewalze R₂ allmählich der Fläche c-d der Zähne genähert und in diese eingedrückt, während die Prägewalze R₁ der gegenüberliegenden Fläche a-b der Zähne genähert und an diese angedrückt wird. Die Prägewalze R₁ wird also· mit der Fläche c-d und nicht mit der Fläche a-b des zu walzenden Zahnrads in Berührung gebracht, während die Prägewalze R₂ gleichzeitig mit der Fläche a-b und nicht mit der Fläche c-d in Kontakt gebracht wird. Die beiden Prägewalzen bewirken also einen Walzvorgang an den gegenüberliegenden Flanken des Werkstücks, so daß ein Zahnrad mit symmetrischer Zahnform entsteht.

Die Größe der Winkelverdrehung der Walzen beim Zustellvorgang hängt von dem Modul der zu walzenden Zahnräder ab. Es folgt in Fig. 3 eine Anordnung zum Herstellen von Kegelrädern. W₁ und W₂ sind Rohstücke, welche auf zwei koaxialen. Wellen WS₁ und WS₂, angebracht sind. R₁ und R₂ sind wieder die Prägewerkzeuge, welche auf zwei koaxialen und senkrecht zu den Wellen WS₁ und WS₂ liegenden Wellen r_t und r₂ sitzen. TW ist ein Zwischenrad, welches auf der Welle WS₁ angebracht ist. T₁ und T₂ sind weitere Zwischenräder, welche auf zwei parallel zur Welle WS₁ angeordneten Wellen t_x und i₂ sitzen. Die Einstellzahnräder T₁ und T₂ sind mit TW durch auf zwei Wellen i/ und t₂ angebrachte Zahnräder T₁' und T₂' gekuppelt. Das Zahnrad T₁ ist über eine Reihe von auf Wellen J₁ S₁ T₁ angebrachte Zahnräder, nämlich Ot₁ W₁' ,S₁ S₁ S₁", mit dem Prägewerkzeug R₁ verbunden.

Sinngemäß verhält es sich mit dem Antrieb der Walze R₂. T ist eine bekannte Kupplung zur Phaseneinstellung der Walzen. Parallel zu den Wellen WS₁ und WS₂ ist eine andere Welle η angeordnet, auf welcher ein Zahnrad U₁ mit dem Zahnrad n_t gekuppelt und ein anderes Zahnrad n₂ mit einem Zahnrad M₂ über ein Zwischenzahnrad n₂" gekuppelt, angebracht sind.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich und bedarf keiner weiteren Erläuterung. Ihr wichtigstes Merkmal besteht jedenfalls darin, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung von Schraubenrädern in den Zahntrieben S₁ S₁ S₂ S{ S₁ S₂" bei Verschiebung der Schlitten K₁ K₂ bzw. der Walzen R₁ R₂ in zunehmendem Maße die eine Walze eines Walzenpaars, die eine Flanke und die andere Walze die andere Flanke des herzustellenden Zahnrads formt, ohne daß eine Umsteuerung des Walzen- und Werkstückantriebs notwendig ist.

Für den befriedigenden Betrieb der in der Fig. 1 und 3 gezeigten Anordnung ist es erwünscht, daß sich die Prägewerkzeuge R₁ und R₂ dem Rohstück W in vollkommen gleicher Weise und im gleichen Verhältnis zu der Drehzahl der Prägewalzen nähern.

Aus diesem Grunde werden vorzugsweise die in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigten Anordnungen verwendet. In Fig. 4 ist W das Rohstück, R₁ und R₂ sind Prägewalzen, P₁ und P₂ Kolben, welche die Prägewalzen R₁ und R₂ mit dem gleichen Öldruck P beaufschlagen, ferner sind Q₁ und Q₂ Zahnstangen, welche mit einem Ritzel A gekuppelt und mit den Kolben P₁ bzw. P₂ verbunden sind. Die Welle WS des Rohstücks W ist drehbar. Durch diese Anordnung können sich die Prägewalzen R₁ und R₂ dem Rohstück W mit der gleichen Geschwindigkeit nähern.

In Fig. 5 sind W₁ und W₂ Rohstücke zum Herstellen von Kegelrädern R₁ und R₂ sind Prägewerkzeuge, P₁ P₂ P₃ P₄ sind Kolben, welche die Prägewerkzeuge R₁ und R₂ bzw. die Rohstücke W₁ und W₂ mit dem gleichen Öldruck P beaufschlagen; Q₁ und Q₂ sind Zahnstangen, die mit einem Ritzel A₁ gekuppelt und mit den Kolben P₁ bzw. P₂ verbunden sind. Ferner sind Q₃ und Q₄ Zahnstangen, welche über das Ritzel A₂ miteinander gekuppelt und mit den Kolben P₃ und P₄ verbunden sind. Auf den Wellen der Ritzel A₁ und A₂ sind die Zahnräder S₁ bzw. B₂ angebracht, die ineinander eingreifen und deren Zahnverhältnis dem gewünschten Verhältnis der Zustellgeschwindigkeiten der Werkstücke und der Präge-

werkzeuge entsprechen. Durch diese Anordnung können sich einerseits die Rohstücke W₁ und W₂ und andererseits die Prägewerkzeuge mit der gleichen Geschwindigkeit einander nähern.

Claims (4)

5 Patentansprüche

1. Einrichtung zum Walzen von Stirn- oder Kegelrädern mit einer oder mehreren während des Arbeitsvorgangs gegen das Werkstück zustellbaren Profilwalzen, deren Antriebswellen mit der Werkstückwelle über einen Zahntrieb in Zwanglaufverbindung stehen, der unter Aufrechterhaltung des Walzenantriebs eine Lagenveränderung der Walzenantriebswellen, gegenüber der Werkstückwelle zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahntrieb ein an sich bekannter Gleitzahntrieb ist und daß die ineinandergreifenden Gleitzahnräder (S₁ S₁' S₁" S₂ S₂' S₂") Schraubenräder sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Profilwalzen (R₁ R₂) samt ihren Antriebsrädern (.S¹/ S₂ H₁ n₂ TW) auf ihrerseits durch hydraulische Kolben (F₁ P₂) beaufschlagten Schlitten (K₁ K₂) angeordnet sind, die über Zahnstangen (Q₁ Q₂) und ein zwischen diesen angeordnetes Ritzel (A) gekuppelt, d. h. symmetrisch zum Werkstück zustellbar sind.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 zum Walzen von Kegelrädern, dadurch gekennzeichnet, daß unter Anordnung von zwei an sich bekannten Kegelwalzen (R₁ R₂) und zwei von diesen gleichzeitig bearbeiteten Werkstücken (W₁W₂) auch die Werkstückaufnahmen mit über Zahnstangen (Q₃ Q₄) und Ritzel (A₂) gekuppelten hydraulischen Zustelleinrichtungen (P₃ P₄) verbunden sind.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstangenanordnung (Q₃ Q_iA₂), die das Werkstück aufnimmt und diejenige (Q₁ Q₂^₁) der Prägewalzen (R₁ R₂) über einen Zahntrieb (B₁ B₂) gekuppelt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 60 225, 921 869;
schweizerische Patentschrift Nr. 234 400;
britische Patentschrift Nr. 593 167;
USA.-Patentschriften Nr. 1 106 928, 1 240 914, 240 916, 1 240 917, 1 240 918, 1 496 116, 2 624 218.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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