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Gewindewalzkopf Die Erfindung betrifft einen Gewindewalzkopf zur Anfertigung
von Außengewinden. Für das Walzen von Gewinden gibt es Einrichtungen, die, entsprechend
ihrem Verwendungszweck, als Gewindewalzmaschinen oder als Gewindewalzköpfe entwickelt
worden sind. Gewindewalzmaschinen sind vornehmlich für die :Massenfertigung, Gewindewalzköpfe
hauptsächlich für Serien- oder Iileinserienfertigung geeignet. Das Hauptmerkmal
der Gewindewalzmaschinen in bezug auf die gewindeerzeugenden Teile der Maschinen
ist in der Anordnung meist zweier sich aneinander nähernder Gewindewalzen oder Gewindeprofile
zu sehen, zwischen denen das mit Gewinde zu versehende Rohteil zu liegen kommt.
Nach Beendigung des Gewindewalzens entfernen sich die Walzen oder deren Gewindeprofile
voneinander und geben das Fertigteil zum Auswerfen frei.
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Für eine hohe Stückleistung sind derartige Gewindewalzmaschinen mit
besonderen Zuführungseinrichtungen ausgerüstet. So werden beispielsweise bei einer
bekanten Ausführungsart die Rohlinge, aus einer Führung kommend, einem Transportscheibenpaar
zugeführt, das jeweils nach Beendigung eines Walzprozesses ein weiteres Rohteil
in die Walzzone auf das Auflagelineal transportiert, während das Fertigteil in die
Aussparung der den Transportscheiben gegenüberliegenden Gewindewalze fällt. Nach
Vollendung eines fast vollen Umlaufes dieser Walze wird dann das Fertigteil freigegeben
und fällt in einen Sammelbehälter.
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Derartige Gewindewalzmaschinen sind jedoch kostspielig und lohnen
sich deshalb nur für die Massenherstellung. Nachteilig ist weiterhin die relativ
lange Einrichtszeit im Verhältnis zum Walzvorgang.
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Gewindewalzköpfe sind hauptsächlich als Maschinenwerkzeuge entwickelt
und finden ein breites Anwendungsgebiet auf Revolverdrehmaschinen. Sehr verbreitet
ist die Bauart mit frei drehbar auf Achsen angeordneten Gewindewalzen, die durch
das eingespannte, rotierende Werkstück in Drehung gesetzt werden, während das Gehäuse
des Walzkopfes still steht. Es sind aber auch Walzköpfe bekannt, bei denen das ruhend
eingespannte Werkstück eine Drehung der Gewindewalzen auslöst, wenn der gesamte
Walzkopf in Rotation versetzt wird.
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Letztlich ist ein Gewindewalzkopf bekanntgeworden, bei dem die Walzen
mechanisch angetrieben werden und als Transportmittel für das axial gegen die Öffnung
der Walzen gerichtete, nicht eingespannte Werkstück wirken. Auch dieser Walzkopf
arbeitet im Auflaufverfahren und bedingt entweder eine Öffnungseinrichtung oder
einen Rücklauf. Wenn auch bei dieser Bauart das Einspannen und der Antrieb des Werkstückes
entfallen können, so ist eine Zentrierung des Werkstückes doch unerläßlich, wenn
die Gefahr eines- schiefen Einlaufes und Ausbrechen der Gewindewalzen beseitigt
werden soll. Einwandfreies Zentrieren ist jedoch gerade bei unsymmetrischen Schraubenbolzen
oder Maschinenteilen besonders schwierig.
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Nachteilig bei allen bisher bekannten Gewindewalzköpfen ist vor allem
der hohe bauliche Aufwand zum Freigeben des Werkstückes nach Beendigung des Gewinderollvorganges.
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Entweder muß ein Rücklauf erfolgen, d. h. Drehrichtungsänderung und
Rücklauf der Gewindewalzen bis zur Freigabe des Werkstückes, oder es muß eine Einrichtung
am Gewinderollkopf vorgesehen werden, die durch Vergrößerung des Rollenabstandes
die Freigabe des Werkstückes bewirkt und eine Rückführung des Walzkopfes in die
Ausgangslage gestattet. Beide Bauarten sind kostspielig, komplizieren und verteuern
den Walzkopf oder die Fertigungskosten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gewindewalzkopf zu
schaffen, bei dem der Antrieb sowie das Zentrieren des Werkstückes zum Werkzeug
entfallen.
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Erfindungsgemäß wird das Ziel dadurch erreicht, daß bei einem Gewindewalzkopf
eine Kombination aus folgenden an sich bekannten Merkmalen gebildet wird: 1. einem
um 120° versetzt angeordneten, von einem zentralen Antrieb in gleichförmiger Drehung
gebrachten Walzensatz aus drei Werkzeugwalzen, 2. einer exzentrischen Lagerung der
Werkzeugwalzen auf den treibenden Achsen, 3. einem auf den Werkzeugwalzen schraubenförmig
verlaufenden Gewindeprofil und von allen drei bzw. nur von zwei der Werkzeugwalzen
getragenen
von einer Stirnseite ausgehenden Aussparungen bzw. Nuten, die gemeinsam einen Ausfall-
bzw. einen Zuführungstrichter für die Werkstücke bilden.
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Beim Erfindungsgemäßen Walzkopf findet das bei Gewindewalzmaschinen
hauptsächlich bekannte Einstichverfahren Anwendung.
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Seine Vorteile liegen nicht nur in der kurzen Zeitdauer des Verfahrens,
da es die Werkzeugwalzen gestatten, ihre Profile gleich in der vollen gewünschten
Länge in das Rohteil einzuwalzen, sondern auch in der selbständigen Zentrierung
des Werkstückes. Die exzentrischen Lagerungen der Werkzeugwalzen bewirken während
einer Umdrehung jeder einzelnen Walze eine Verengung und später eine Erweiterung
des Walzenraumes und bieten auf diese Weise die Gewähr für die richtige Eindringtiefe
der Gewindeprofile. Mithin ist bereits nach einem Umlauf jeder Werkzeugwalze der
Gewindewalzvorgang beendet. Daran ist zu erkennen, daß dieser Gewindewalzkopf die
Gewähr für eine große Stückleistung bietet. Diese ist schließlich nur noch abhängig
von der Zuführung der Rohteile.
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Dank der Fähigkeit des Walzkopfes, das Werkstück selbständig zu zentrieren,
kann auf eine Pinole verzichtet werden. Zum Zwecke einer schnellen Einlage und selbständigen
Anfallens der Werkstücke in axialer Richtung sind an den Werkzeugwalzen Aussparungen
vorgesehen, die zu Beginn des Walzprozesses einen Zuführungstrichter bilden.
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Je nach dem Verwendungszweck können auch zur Walzenachse parallel
verlaufende Aussparungen an zwei der Werkzeugwalzen zum Zweck einer radialen Zuführung
von Rohteilen vorgesehen werden. Damit besteht die Möglichkeit der kontinuierlichen
Fertigung, beispielsweise von Gewindestiften. Bei geringfügiger Änderung der Deckscheibe
lassen sich auch Rohteile größerer Länge gegenüber den Walzen automatisch bearbeiten.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung ist noch in den zwei Möglichkeiten
der Anwendung zu erblicken.
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1. Der Antrieb kann mittels einer Drehmaschine erfolgen, dann steht
der Kopf still, und die Walzen treten über das Stirnradgetriebe in Funktion, und
2. der Antriebszapfen wird arretiert, beispielsweise in einem Schraubstock, dann
kann durch Drehung des Kopfes auf Grund des Abrollens der Zahnräder auf dem feststehenden
Ritzel wiederum die Funktion der Walzen eingeleitet werden.
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In der beschriebenen Weise kann also mit Hilfe des Walzkopfes auch
ohne eines besonderen Antriebes Gewinde gewalzt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung stellen die Fig. 1 bis 4 der
Zeichnung dar, und zwar zeigt Fig. 1 ein Schema der Werkzeugwalzenanordnung, von
der Stirnseite gesehen, mit eingelegtem Werkstück während des Walzvorganges, Fig.
2 die Anordnung einer Radialzuführung der Werkstücke mit einem Werkstück im Innern
des Walzkopfes sowie weiteren Werkstücken als Nachschub, im Zuführmagazin, Fig.
3 den Walzkopf im Schnitt in seinen Einzelteilen und Fig. 4 die Vorderansicht des
Walzkopfes mit sichtbarer unterer Walze.
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In Fig. 1 bedeutet 1 eine der drei gleichartigen Werkzeugwalzen, die
sich im Betrieb in Pfeilrichtung drehen und mit ihren Schrägen 2 zu Beginn des Walzvorganges
einen Einlegetrichter bilden. Dieser gestattet eine besonders leichte und schnelle
Einführung der Werkstücke sowie den selbständigen Ausfall des fertiggewalzten Teiles.
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Durch allmählichen Übergang vom Talpunkt der Schräge zu den Gewindekämmen
4 wird die Zeitdauer der Einlegemöglichkeit verlängert, was sich einmal bei langen
Werkstücken besonders günstig auswirkt und andererseits eine Erhöhung der Walzgeschwindigkeit
ermöglicht.
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In Fig. 2 ist in Abwandlung des Walzkopfes nach Fig. 3 die Arbeitsweise
mit Radialzuführung veranschaulicht. Die Werkstücke 3 liegen im Zuführungstrichter
5 senkrecht über den von den oberen Werkzeugwalzen gebildeten Bucht und werden nacheinander
von einer der oberen Werkzeugwalzen erfaßt und in das Innere des Walzenkopfes geführt.
Zu diesem Zweck ist die werkstückführende Walze segmentartig ausgeführt und wird
mit einer über die gesamte Walzenbreite sich erstreckenden Aussparung 6 versehen.
Während die obere Walze, die der werkstückführenden gegenüberliegt, keine Schräge
aufweist, ist die untere Walze in gleicher Ausführung wie in Abb. 1 zwecks Ausfall
des gewalzten Werkstückes mit einer Schräge zur Stirnseite ausgerüstet.
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Das gesamte Zusammenspiel läßt Fig.3 erkennen. Die mit Verzahnung
versehene Antriebswelle 7 ist mit der Einspannbuchse 8 durch eine Schersicherung
9 zum Schutz gegen Überlastung des Walzkopfes fest verbunden und treibt, geführt
durch die Distanzscheiben 11, die zwischen diesen gelagerten drei Zahnräder 14 an.
Werkzeugwalzen 1 und Zahnräder 14 sind auf gemeinsamen Achsen 15, die in der inneren
Distanzscheibe 11 und der Deckscheibe 13 gelagert sind, befestigt.
Der gesamte Walzkopf wird durch drei um 120° versetzt angeordnete Distanzbolzen
12 zusammengehalten.
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Zur Festlegung des Gehäuses, das vornehmlich von den Distanzscheiben
der Abdeckscheibe sowie den Distanzbolzen gebildet wird, sind die Hebel 16 vorgesehen.
Die hohle Antriebswelle dient gleichzeitig der Aufnahme eines Anschlages
10 zur Einstellung der gewünschten Gewindelänge. Diese ist leicht entfernbar,
falls längere Gewinde als die Walzenbreite beträgt gefertigt werden sollen.
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Der Walzvorgang vollzieht sich wie folgt: Durch Drehung des Antriebszapfens,
der von der Einspannbuchse und der Antriebswelle gebildet wird, werden mit Hilfe
der Zahnradübertragung die Werkzeugwalzen in Rotation versetzt. Das Werkstück wird
in der Anfangsstellung der Walzen, bei der die Schrägflächen 2 den erwähnten Trichter
gebildet haben, in Richtung A durch die Bohrung 17 bis gegen den Anschlag eingeführt.
Bei weiterer Drehung des Walzensatzes wird das Werkstück mit in Drehung versetzt,
währenddessen die eigentliche Gewindebildung vor sich geht.
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Nach beendigung des Walzenprozesses fällt das Werkstück bei Wiederkehr
des Trichters von selbst nach der Stirnseite aus. Das Gehäuse des Walzkopfes muß
während des Walzens gegen ein Mitdrehen gehalten werden. Der Walzvorgang kommt jedoch
auch zustande, wenn der Antriebszapfen festgelegt und das Gehäuse mittels Hebel
in Drehung versetzt wird, so daß die Zahnräder auf der Antriebsachsenverzahnung
abrollen. Dieses Vorgehen ist in der Einzelanfertigung von Gewinden insofern vorteilhaft,
da, wie bereits erwähnt, die Antriebsmaschine gänzlich entfällt.
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Fig. 4 läßt die Befestigung der Deckscheibe 13 mittels Federringe
18 erkennen. Durch Entfernen dieser kann die Deckscheibe abgenommen sowie ein
Wechsel
der Werkzeugwalzen nach Abnutzung vorgenommen werden.
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Weiterhin besteht die Möglichkeit einer Nachstellung der Werkzeugwalzen
durch Einbau von Exzenterlagerbuchsen 19, die in den Werkzeugwalzen angeordnet werden.