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Vorrichtung zum Walzen von zur Werkstücksachse parallel verlaufenden
Verzahnungsprofilen im Durchlauf Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung
zum Walzen von zur Werkstücksachse parallel verlaufenden Verzahnungsprofilen im
Durchlauf mittels in einem ringförmigen Aufnahmekörper quer zur Werkstücksachse
gelagerter und in ihrer Gesamtheit ein Zahnprofil darstellender scheibenförmiger
Walzwerkzeuge, zwischen denen das Werkstück mittels einer Vorschubvorrichtung in
Richtung seiner Achse hindurchbewegt wird.
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Um kurze Verzahnungsprofile zu erzeugen, genügt es, die Werkzeuge
radial gegen das zu verzahnende Werkstück unter hohem Druck bis auf Zahntiefe zu
bewegen, wobei die das Verzahnungsprofil erzeugenden Werkzeuge sich am Werkstück
diametral gegenüberstehen. Bei diesem sogenannten Einstechverfahren können Verzahnungsprofile
aufweisende Stempel in einem stillstehenden Ringsupport das volle Verzahnungsprofil
am stillstehenden Werkstück mittels auf alle Stempel gleichzeitig wirkender Vorschubkurven
eindrücken,. wozu aber erhebliche Drücke gehören, die es zumeist erforderlich machen,
daß das Werkstück vorher erwärmt wird.
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Günstiger arbeitet man mit drehangetriebenenWalzwerkzeugen, die an
ihrem Umfang das Verzahnungsprofil aufweisen und mit ihrer Achse gleichgerichtet
zur Achse des Werkstückes angeordnet sind. Beim sogenannten Einstechwalzen werden
die Walzen einander bis auf volle Eindringtiefe genähert; beim Durchlaufwalzen werden
.die Walzwerkzeuge auf festen Achsenabstand eingestellt, und das Werkstück wird
zwischen den drehangetriebenen Walzwerkzeugen durch eine am Werkstück angreifende
Vorschubvorrichtung, die das Werkstück entweder schiebt oder zieht, hindurchgeführt,
wobei das Verzahnungsprofil erzeugt wird. In beiden Fällen müssen besondere Bedingungen
beachtet werden, damit das im Entstehen begriffene Verzahnungsprofil bei mehreren
Umläufen des Werkstückes zwischen den drehangetriebenen Walzwerkzeugen nicht wieder
überwalzt wird. Um möglichst nahe gegen eine Wellenschulter oder einen festen Bund
verzahnen zu können, ist bereits vorgeschlagen, die Einlaufseite der Walzwerkzeuge
zu verjüngen. Dies erfordert aber teure Spezialwerkzeuge zur Herstellung der verzahntenWalzwerkzeuge.
Trotz dieses Mehraufwandes an Werkzeugkosten ist es nicht möglich, das Längsverzahnungsprofil
so nahe an die Schulterfläche auf volle Tiefe heranzuführen, wie es in der Praxis
oftmals verlangt wird. Dies ist bisher nur beim Einstechwalzen deshalb möglich gewesen,
weil es sich dort zumeist um kurze Verzahnungslängen handelt und demzufolge auch
nur schmale Stempel bzw. Walzwerkzeuge benutzt zu werden brauchen, die noch den
erforderlichen spezifischen Verformungsdruck aufbringen. Im Durchlaufwalzen treten
aber die geschilderten Schwierigkeiten bereits in erheblichem Maße in Erscheinung;
und man hat sich mit einem bisher oft unzureichend großen Abstand zwischen Bund
und beginnender Verzahnung voller Profiltiefe begnügt.
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Es ist auch bereits der Vorschlag gemacht, das Werkstück nicht zwischen
zwei sich gegenüberstehenden Verzahnungswalzwerkzeugen, deren Achsen achsparallel
zu der Werkstücksachse angeordnet sind, zu walzen, sondern zwischen einer Vielzahl
von scheibenförmigen Walzwerkzeugen, deren Achsen quer zur Achsrichtung des Werkstückes
angeordnet sind und die je ein Zahnprofil am Umfang des Werkstückes herstellen,
wobei sie in ihrer Gesamtheit das Verzahnungsprofil erzeugen, wenn das Werkstück
zwischen den kreisförmig um das Werkstück herum angeordneten Walzwerkzeugen hindurchgeschoben
wird. Im Gegensatz zu den vorerwähnten Vorrichtungen sind diese Walzwerkzeuge nicht
mehr drehangetrieben, sondern laufen mit dem vorgeschobenen Werkstück mit, indem
sie sich längs der durch sie hergestellten Verzahnungslänge abwälzen. Diesen Verzahnungsvorrichtungen
ist insofern der Vorzug zu .geben, als ein Überwalzen der Verzahnung ausgeschlossen
ist, weil jedes Werkzeug nur längs seines Profils in Eingriff mit dem Werkstück
gelangt, das dabei keine Rotation erfährt. Auf diese Vorrichtungen richtet sich
die Erfindung.
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Aber auch bei diesen Vorrichtungen besteht der Nachteil, daß es nicht
möglich ist, bis dicht gegen eine Schulterfläche oder einen Bund auf volle Profiltiefe
zu
verzahnen. Der Nachteil ist gegenüber dem Einstechwalzen in dieser
Beziehung erheblich, weil die Durchmesser der einzelnen Walzwerkzeuge, die rings
um das Werkstück herum ähnlich einer Ziehdüse angeordnet sind, je nach ihrem Durchmesser
bestimmend für den Abstand des Beginns der Verzahnung von der Schulterfläche je
nach deren Höhe sind. Dieser Abstand mußte bisher immer etwas größer sein als derjenige,
der sich ergeben würde, wenn die Walzwerkzeuge die Wellenschulter oder den Bund
gerade berühren würden.
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Darüber hinaus ist es aber noch nachteilig, daß die Walzwerkzeuge
entsprechend der Größe ihres Durchmessers kreisförmig in das Werkstück eintauchen,
so daß also das Profil zum Ende hin auch kreisförmig zur Oberfläche ansteigend ausläuft.
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Die Aufgabenstellung ist deshalb die gleiche wie beimDurchlaufwalzen
vonVerzahnungsprofilen mittels zum Einlaufende hin verjüngter Walzwerkzeuge. Während
diese Walzwerkzeuge nahezu für beliebige Verzahnungslängen Anwendung finden können,
kann im Einstechwalzen, wie bereits dargelegt wurde, nur eine kurze Verzahnungslänge
gewalzt werden. Die Erfindung will die Lücke zwischen beiden Verformungsmöglichkeiten
schließen und die Möglichkeit schaffen, längere Verzahnungen als die im Einstechverfahren
gewalzt werden können, im Durchlauf bis dicht gegen eine Wellenschulter oder einen
Bund auf volle Verzahnungstiefe herstellen zu können.
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Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Walzwerkzeuge an ihrem
Umfang eine das Profil unterbrechende Aussparung und einen auf Abstand von der Aussparung
entsprechend der zu walzenden Verzahnungslänge- einstellbaren Anschlagklotz aufweisen
und die Aussparungen aller Walzwerkzeuge durch die Anschläge und durch an die Walzwerkzeuge
angreifende, sie in ihre Ausgangslage bei Beginn des Walzens zurückdrehende Mittel
die gleiche Phasenstellung besitzen.
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Die Erfindung geht somit bewußt von derartigen Vorrichtungen mit sich
beliebig oft kontinuierlich abwälzenden Walzwerkzeugen zur Herstellung beliebig
langer Längsverzahnungen ab, da es hierfür bereits bessere Möglichkeiten der Herstellung
gibt wie dies eingangs dargelegt ist, und beschränkt sich auf die Herstellung mittellanger
Verzahnungen, die mit dem Einstechwalzen nicht mehr herstellbar sind, um durch die
spezielle Ausbildung der Vorrichtung den Vorteil zu haben, dichter als bisher gegen
eine Wellenschulter im Durchlauf durch einfaches Vorschieben und Wiederzurückziehen
des Werkstückes arbeiten zu können. Die Vorrichtung hat den weiteren Vorteil, daß
ein und dieselben Walzwerkzeuge für verschiedene Verzahnungslängen benutzbar sind
und sie ohne Schwierigkeiten leicht auf irgendeine Verzahnungslänge, die unterhalb
der maximalen Verzahnungslänge, die dem zur Verfügung stehenden Walzumfang der Walzwerkzeuge
entspricht, eingestellt werden können. Die an den Walzwerkzeugen einzustellendeVerzahnungslänge
geht von der Schulterfläche der Aussparung aus, die am Ende der Verzahnungslänge
dann genau gegen die Wellenschulter oder dieStirnfläche des Bundes zurAnlage kommt,
wobei die Aussparung, die das Profil der Walzwerkzeuge unterbricht, den nicht zu
verzahnenden Wellenfortsatz zwischen sich aufnimmt, bis das Werkstück nach Umschaltung
der Bewegungsrichtung der V orschubvorrichtung wieder aus den Walzwerkzeugen herausgezogen
wird, die sich dabei, unterstützt durch die Kraft der Rückzugfedern, wieder in ihre
Ausgangslage bei Beginn des Walzens bewegen, in der alle Aussparungen wieder die
gleiche Anfangsstellung aufweisen, die ihnen durch die Anschläge und den festen
Gegenanschlag gegeben ist.
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Für die automatische oder halbautomatische Arbeitsweise der Vorrichtung
ist es vorteilhaft, einen in Übereinstimmung mit den Anschlagklötzen einstellbaren,
in der Bewegungsbahn des Werkstückes angeordneten Anschlag für das Werkstück, der
die Rückdrehung der Walzwerkzeuge in ihre Ausgangslage einschaltet, vorzusehen.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung besteht
ferner darin, daß als Gegenanschlag für die Anschlagklötze die Mantelfläche eines
koaxial zur Werkstücksachse angeordneten Ringkörpers dient, der an einem dem Werkstück
und den Rückzugseilen Durchlaß gebenden, am ringförmigen Aufnahmekörper der Walzwerkzeuge
befestigten Dekkel angeordnet ist.
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Um einen kompakten geschlossenen Werkzeugring mit in ihm einzeln gelagerten
Walzwerkzeugen zu schaffen, ist es vorteilhaft, daß in dem ringförmigen Aufnahmekörper
für jedes Walzwerkzeug ein sich zur Achsmitte des Ringkörpers verjüngender sektorförmiger
Lagerkörper angeordnet ist und die entsprechend der Anzahl der Walzwerkzeuge vorhandenen
Lagerkörper zu der vollen Kreisscheibe zusammengesetzt sind und Aussparungen für
den Durchgang der Anschlagklötze aufweisen.
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Aus dieser geschlossenen Bauweise ergibt sich der Vorteil, daß man
die Walzwerkzeuge mit je einer konzentrischen Lauffläche für die Rückzugseile versehen
kann, die dann zwischen einer Innenwandung der Lagerkörper und den Walzwerkzeugen
laufen und auf diese Weise sicher geführt sind.
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Damit am Ende des Verzahnungsweges die Walzwerkzeuge in gleicher Stellung
bezüglich ihrer Aussparung stehen, müssen auch sämtliche Anschlagklötze genau gleiche
Phaseneinstellung aufweisen. DieseEinstellun,g erfolgt nach am Umfang der einzelnen
Walzwerkzeuge angeordneten Skalen, auf denen die Verzahnungslänge direkt ablesbar
ist. Ebenso wird auch der Gegenanschlag nach einer Skala auf die gleiche Skalenlänge
wie die Anschläge an den Walzwerkzeugen eingestellt, derart, daß die Umschaltung
auf Rücklauf in dem Augenblick erfolgt, wenn der eingestellte Verzahnungsweg an
den Walzwerkzeugen bis zu Ende abgefahren ist, wenn nämlich die Schulterfläche oder
die Stirnfläche des Bundes gerade in die Aussparung der Walzwerkzeuge zu liegen
kommt.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 den ringförmigen Aufnahmekörper mit darin in
Lagerkörpern quer zur Achse des Werkstückes einzeln gelagerten Walzwerkzeugen im
Querschnitt, von denen nur drei dargestellt sind und die in ihrer Gesamtheit das
Verzahnungsprofil am Werkstück, wie dargestellt, ergeben, Fig.2, 3 und 4 das Walzwerkzeug
nach Fig. 1 in Seitenansicht und teilweisem Schnitt, und zwar Fig. 2 in der Stellung
zu Beginn des Walzens, Fi,g. 3 in der Stellung am Ende des Walzens und Fig. 4 eine
Mittelstellung im Augenblick der Rückbewegung des längsverzahnten Werkstückes.
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Das mit Längsverzahnung zu versehende Werkstück 1 wird von der Schulter
2 des den größeren Durchmesser aufweisenden Schaftes 3 begrenzt, der in einer nicht
dargestellten Vorschubeinrichtung eingespannt ist, die ihn in Richtung des Pfeiles
4 zwischen den kreisförmig um das Werkstück herum gelagerten
Walzwerkzeugen
5 hindurchschiebt. Bei dünneren Werkstücken kann es vorteilhaft sein, wenn das Werkstück
von der Vorschubeinrichtung gezogen wird. Die Walzwerkzeuge haben an ihrem Umfang
das Verzahnungsprofil 6. Jedes Verzahnungsprofil eines Walzwerkzeuges stellt ein
parallel zur Werkstücksachse verlaufendes Verzahnungsprofil? am Werkstück her. Demzufolge
sind die Walzwerkzeuge scheibenförmig ausgebildet. Sie sind mit Lagerbuchsen 8 für
Lagerzapfen 9 versehen. Zu jedem Walzwerkzeug gehört ein Lagerkörper 10. Die Lagerkörper
sind in dem ringförmigen Aufnahmekörper 11 dicht aneinanderliegend zu dem vollen
Querschnitt dieses Ringkörpers zusammengefügt. Jeder Lagerkörper besitzt deshalb
einen sich zur Achsmitte des Ringkörpers verjüngenden sektormäßigen Querschnitt
und für die Aufnahme des Walzwerlczeuges eine Aussparung 12 sowie für den Durchlaß
der Anschläge eine Aussparung 12' und eine Querbohrung 13 zur Aufnahme der Achse
9. Die Befestigung der Lagerkörper 10 im Ringkörper 11 erfolgt mittels Schrauben
14. An dem Ringkörper ist der Deckel 15 mittels Schrauben 16 befestigt, der den
Anschlagring 17 für die an den Walzwerkzeugen befestigbaren Anschlagklötze 18 aufweist
und eine Durchlaßöffnung 19 für das Werkstück besitzt. Außerdem sind im Deckel 15
Durchlaßbohrungen 20 auf einem Kreis konzentrisch zur Mittelachse liegend angeordnet.
Diese dient zum Durchlaß von Rückzugseilen 21, die einen konzentrischen Ansatz 22
mit Lauffläche 23 jedes Walzwerkzeuges 5 umschlingen, an dem sie bei 24 befestigt
sind. Die Rückzugmittel, beispielsweise Federn 25, sind gestrichelt dargestellt.
An Stelle der Federn kann auch ein Gewicht die Rückstellbewegung sämtlicher Walzwerkzeuge
bewirken.
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Die Anschlagklötze 18 sind in den Kreisnuten 26 der Walzwerkzeuge
an ihrem Umfang einstellbar und durch Klemmittel 27 feststellbar. Sie besitzen
eine Fensteröffnung 28 mit einem Indexstrich 29 für die Kreisskala 30, die sich
längs der Kreisnut 26 befindet. Die Kreisnut und das Zahnprofil werden von einer
Aussparung 31 unterbrochen, die so breit ist, daß der Anschlagklotz in die Kreisnut
eingeführt werden kann. Die Aussparung 31 setzt sich durch die etwas flachere Aussparung
32 fort, die das Zahnprofil ebenfalls unterbricht und so tief ist, daß sie den Schaft
3 des Werkstückes nicht behindert, wenn die Verzahnung 7 bis dicht an die Schulterfläche
2 im Durchlauf hergestellt wird. Die Stirnfläche33 begrenzt die Aussparung32, .die
am Ende der Längsverzahnung 7 gegen die Schulterfläche 2 zur Anlage kommt, wie dies
Fig. 3 zeigt. Die Verzahnungslänge L am Werkstück (Fig. 3) ist gleich der Umfangslänge
L' (Fig. 1), die zwischen dem Ansatzpunkt 34 des Werkstückes und der Fläche 33 liegt.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung liegen alle Anschlagklötze 18 an
dem Gegenanschlagring 17 kraftschlüssig an, so daß sich alle Aussparungen 31, 32
und die Stirnfläche 33 in gleicher Phasenstellung befinden. Wird dann durch die
nicht dargestellte Vorschubeinrichtung das Werkstück in Richtung des Pfeiles 4 vorgeschoben,
so wird in der Stellung der Fig.3, also am Ende des Verzahnungsweges, der Anschlag
35 berührt und der Kontakt 36 betätigt, der die Vorschubvorrichtung über ein nicht
dargestelltes Wendeschütz auf Rücklauf schaltet. Diese ist durch den entgegengesetzt
gerichteten Pfeil 4 der Fig. 4 angedeutet, die eine Zwischenstellung darstellt.
Die frei drehbaren Walzwerkzeuge 5 werden unter Einwirkung des rückbewegten verzahnten
Werkstückes 1 in die Ausgangsstellung zurückbewegt, bis alle Anschlagklötze 18 wieder
gegen den Anschlagring 17 unter Einwirkung der Rückzugmittel in gleicher Stellung
zur Anlage kommen.
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Der Anschlag 35 ist nach der Skala 37 längeneinstellbar. Seine Einstellung
erfolgt nach der Verzahnungslänge derart, daß die Umschaltung auf Rücklauf 4' bewirkt
wird, wenn die Stirnfläche 33 die Schulter 2 am Werkstück gerade berührt. Um ein
gewisses Spiel in der Umschaltung auf Rücklauf zu haben, ist es zweckmäßig, vor
der Schulter am Werkstück einen schmalen Einstich 38 vorzusehen. Am Ende der Rücklaufbewegung
4' ist das Werkstück von den Walzwerkzeugen frei und kann gegen ein neues Werkstück
ausgewechselt werden, und zwar entweder von Hand oder selbsttätig. Die Vorschubvorrichtung
ist wieder auf Vorlauf für das neue Werkstück umgeschaltet. Im halbautomatischen
Betrieb wird die Vorschubbewegung mittels eines Startknopfes erneut angelassen,
so daß das Arbeitsspiel beginnt und erst mit der Ausschaltung der Rücklaufbewegung
beendet wird. Im vollautomatischen Betrieb erfolgen diese Schaltungen in Abhängigkeit
von der Zuführung und der Einspannung und Auswechslung des Werkstückes selbsttätig.