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MASCHINE ZUM ROLLEN DER ZÄHNE AN KEGELRÄDERN Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf Herstellung von Kegelrädern durch plastische Umformung des Rohlingswerkstoffes,
insbesondere auf Maschinen zum Rollen der Zähne an Kegelrädern.
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Die Zahnbearbeitungsverfahren der Kegelräder durch plastisehe Metallverformung
finden dank einer ganzen Reihe von Vorteilen (Verminderung des Metallverbrauchs,
Erhöhung der Standfestigkeit der Erzeugnisse) immer breitere Anwendung im modernen
Maschinenbau. Diese Verfahren verdrängen allmählich die spanende Formung der Zähne,
Aus dem sowjetischen Urheberschein Nr.116884 ist ein Formungsverfahren der Zähne
an Kegelrädern durch Rollen bekannt, das bei synchronisierter Drehung des Rohlings
und des Zahnrollwerkzeuges sowie bei fortschreitendem Vorschub des letzteren durchgeführt
wird.
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Die Zahnrollmaschine, mit der dieses Verfahren durchgeführt wird,
besitzt zwei Spindeln. Auf der einen von ihnen wird das Werkstück und auf der anderen
das Zahnrollwerkzeug angeordnet.
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Die erwahnte Maschine ermöglicht die Bearbeitung von Kegelrädern mit
erforderlicher Genauigkeit. Jedoch sieht die Konstruktion dieser Maschine einen
konstanten Winkel zwischen der Spindel- und der Werkzeugachse vor. Aus diesem Grunde
ist ein jeder Typ der Zahnrollmaschine zur Bearbeitung nur einer engen Gruppe von
Kegelrädern innerhalb der Wälzkegelwinkelschwankungen von 10-12° bestimmt. Deswegen
muß man zur Herstellung von Kegelrädern mit einem Wälzkegelwinkel von 45 bis 850
drei Typen von Zahnrollausrüstungen benutzen.
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Aus dem amerikanisohen Patent Nr.1240917 ist eine Konstruktion der
Zahnrollmaschine bekannt, welche die Winkelveränderung zwischen der Werkstück- und
der Werkzeugspindelachse durch Verschwenken
der Werkzeugspindel
vorsicht. Diese Verschwenkung wird sowohl zum Einrichten der Rollmaschine bei Bearbeitung
von Segelrädern mit verschiedenen Wälzkegelwinkeln, als auch zum Werkseugvorschub
während des Rollens der Zähne ausgenutzt. Die Schwenkachse der Werkzeugspindel liegt
außerhalb der Außenbrust der Zähne der Synchronisierräder, die auf jeder der Spindeln
befestigt sind.
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Eine solche Zahnrollmaschine ist zur Bearbeitung von Kegel rädern
mit verschiedenen Wälzkegelwinkeln bestimmt. Jedoch findet in ihr bei Durchführung
des Winkelvorschubs des Werkzeuges ein nichtrichtiges Eingreifen (Punktverzahnung)
der Synchronisierräder statt, was die Genauigkeit der Erzeugnisbearbeitung herabsetzt.
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Außerdem wird zur Veränderung des Einbaumaßes beim Biarichten der
Rollmaschine das Gehäuse der Werkstückspindel beweglich ausgeführt, was zur Verminderung
der Maschinensteifheit führt.
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Bei Rollkräften von einigen Dutzend Tonnen entstehen in ungenügend
steifen Ausrüstungen hohe elastische Verformungen, wodurch die Genauigkeit der geometrischen
Gestalt der gerollten Zähne vermindert wird.
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In dieser Rollmaschine geht die Rollkraft nicht durch die Schwenkachse
der Werkstückspindel hindurch. Darum entsteht bei der Rohlingsbearbeitung ein erhebliches
Schwingmoment, das zusätzliche elastische Verformungen hervorruft, die ebenfalls
die Genauigkeit der geometrischen Gestalt der gerollten Zähne herabmindern.
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Die erwähnten Nachteile haben es bisher verhindert, eine arbeitsfähige
Zahnrollausrüstung zu entwickeln, die die Herstellung von Kegelrädern mit einem
breiten Bereich der Wälzkegelwinkel ermöglicht.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Zahnrollmaschine,
die die Herstellung von Zahnrädern mit verschiedenen Wälzkegelwinkeln (von 45 bis
850) ermöglicht.
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Das gestellte Ziel wird dadurch erreicht, daß in der Maschine zum
Rollen der Zähne an Kegelrädern, in der das Zahnrollwerkzeug auf einer fortschreitend
verschiebbaren Spindel befestigt ist, die unter einem spitzen Winkel zu der den
Rohling tragenden Spindel angeordnet ist, wobei zur Synchrondrehung der Spindeln
ein Kegelgetriebe vorgesehen ist, das bei Einspannung des Rohlings und Abnahme des
fertigen Erzeugnisses gelöst wird und dessen Räder auf diesen Spindeln befestigt
sind, erfindungsgemän eine der Spindeln um ein Gelenk schwenkbar montiert ist, dessen
Achse senkrecht auf der Ebene steht, die durch die Spindelachsen hindurchgeht, wobei
bei Veränderung der Form bzw. der Größe des zu rollenden Werkstücks die Synchronisierkegelräder
gelöst und ausgewechselt werden.
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Die Gelenkachse soll zweckmaß"igerweise in derselben Ebene wie die
Achse eines Hydraulikzylinders liegen, der zur fortschreitenden Verschiebung der
Spindel mit dem Zahnrollwerkzeug dient, und durch die Rollzone gehen, die durch
Kranzbreite des Zahnrollwerkzeuges in der Querebene begrenzt ist.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Schaffung einer Zahnrollmaschine
zum Rollen der Kegelräder mit den Wälzkegelwinkeln von 45 bis 85° und der erforderlichen
Genauigkeit der geometrischen Gestalt der gerollten Zähne.
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Im folgenden wird die Erfindung durch ein Ausfüiirungsbeispiel und
an Hand der Zeichnungen erläutert; in den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 Schema der Zannrollmaschine;
Fig. 2 Einheit A von der Fig. 1 im vergrößerten Maßstab;
Fig. 3
Schema der gegenseitigen Lage des Werkstücks und der Werkzeugausrüstung bei maximalem
Wälzkegelwinkel des Werkstücks max; Fig. 4 dasselbe bei dem minimalen Wäizkegelwinkel
des Werkstücks f min.
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AuiS dem Bett 1 (Fig. 1) ist das Gehäuse 2 der Spindel 3 montiert,
auf der ein zu rollender Werkstück 4 (Fig. 2) befestigt wird. Die Spindel 3 wird
über einen Keilriementrieb 5 (Fig. 1) und ein Schneckengetriebe 6 von einem Elektromotor
7 in Drehung versetzt.
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Auf der Spindel 7 ist auch ein unteres Synchronisierrad 8 (Fig. 2)
angeordnet, auf dem eine Spannvorrichtung 9 mit dem zu rollenden Werkstu'ck 4 untergebracht
wird.
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Das Gehäuse 10 (Fig. 1) der Spindel 11 des Werkzeuges 12 (Fig.2)
ist mit dem Bett 1 mittels eines Gelenks 13 (Fig. 1) verbunden. Das Verschwenken
und Einstellen des Gehäuses 10 der Spindel 11 des Werkzeuges 12 auf einen erforderlichen
Winkel geschieht mit Hilfe eines Hebewerkes 14. Die Spindel 11 des Werkzeuges 12
trägt ein oberes Synchronisierrad 15 (Fig. 2).
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Zur Erwärmung des zu rollenden Werkstücks 4 ist ein Induktionsheizer
16 (Fig. 1) mit einem Transformator 17 verwendet, der auf einem Schlitten 18 befestigt
ist. Die Verschiebung des Schlittens 18 mit dem Induktionsheizer 16 und dem Transformator
17 erfolgt mit Hilfe eines Hydraulik- bzw. Druckluftzylinders 19.
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Die Verschiebung der Spindel 11 des Werkzeuges 12 im Gehäuse 10 erfolgt
durch einen Hydraulikzylinder 20. Die Achse b-b' der Kolbenstange 21 des Kolbens
22 dieses Hydraulikzylinders geht durch die Achse 0-0 des Gelenks 13 hindurch und
liegt in einer Ebene mit ihr.
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Zur Abnahme des gerollten Zahnrades ist ein mechanischer Arm
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verwendet, der von einem System von Hydraulikzylindern 24 und 25 betätigt wird.
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Die Rolimaschine arbeitet folgenderweise.
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Die Rollmaschine arbeitet folgenderweise.
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Entsprechend einem vorgegebenen Winkel / des Wälzkegels wird die
Spindel 11 des Werkseuges 12 auf den erforderlichen Winkel # eingestellt, auf den
Spindeln 3 und 11 werden jeweils die Synchronisierräder 8 und 15 aufgesetzt, auf
denen das zu rollende Werkstück 4 und das Werkzeug 12 befestigt werden. Danach wird
der Elektromotor 7 eingeschaltet und mittels des Keilriementriebes 5 und des Schneckengetriebes
6 das untere Synchronisierrad 8 mit dem darauf befestigten zu rollenden Werkstück
4 in Drehung versetzt.
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Gleichzeitig mit der Drehung des zu rollenden Werkstücks 4 überdeckt
der auf dem Schlitten 18 befindliche Induktionsheizer 16 mittels der Hydraulik bzw.
Druckluftzylinder 19 und 26 diesen Rohling und erwärmt ihn mittels Hochfrequenzströmen
bis auf eine vorgegebene Temperatur. Nach der Erwärmung des zu rollenden Werkstücks
4 wird der lnduktionsheizer 16 in die Ausgangsstellung zurückgeführt, das obere
tgachronisierrad 15 mit dem darauf befestigten Werkzeug 12 tritt unter Einwirkung
des Kraftzylinders 20 mit dem unteren Sachronisierrad 8 in Eingriff, und das Werkzeug
12 rollt die Zähne auf dem Werkstück 4.
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Nach Beendigung des Rollvorgangs kehrt das obere Synchronisierrad
15 mit dem darauf befestigten Werkzeug 12 in die Ausgangsstellung zurück. Der mechanische
Arm 23 faßt und hebt das gerollte Zahnrad 4 mittels eines Systems von Hydraulikzylindern
24 und 25, indem er mit einem Nockengetriebe 27 zusammenwirkt, wonach er mittels
des Hydraulikzylinders 24 und eines Zahnstangentriebes 28 das gerollte Zahnrad auf
die Entladestation bringt.
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Bei Veränderung des Wälzkegelwinkels # des Zahnrades 4 wird die Spindel
11 des Werkzeugs 12 auf den erforderlichen Winkel # bezüglich der Spindel 3 des
Werkstücks 4 eingestellt, und das Werkzeug 12 sowie die Synchronisierräder 8 und
15 werden ausgewechselt. Die Synchronisierräder werden auch bei Veränderung der
Größe des zu rollenden Werkstücks bzw. der Anzahl der zu rollenden Zähne ausgewechselt.
Die restlichen Vorgänge beim Rollen der Zähne werden in derselben Reihenfolge durch
geführt.
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Die Ausführung der Zahnrollmaschine gemäß der Erfindung gewährleistet
eine Reihe von Vorteilen.
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Der Vorschub des Werkzeuges 12 beim Rollen der Zähne geschieht nicht
durch Winkelschwenkung, sondern durch fortschreitende Verschiebung der Spindel 11
längs der Achse a-a' (Fig. 3 und 4), wobei die Synchronisierräder 8 und 15 zuerst
gelöst sind und während des Vorschubes der Spindel 11 in Eingriff treten.
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Die Anwendung des fortschreitenden Vorschubes der Spindel 11 ermöglicht
eine richtiges Eingreifen der Synchronisierräder 8 und 15.
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Die Linie b-b' der Wir der Rollkraft, die mit der Achse des Arbeits-Hydraulikzylinders
20 zusammenfällt, geht durch die Achse 0-0' des Gelenks 13 und die Rollzone K hindurch,
die durch die Kranzbreite des Zahnrollwerkzeuges in der Querebene begrenzt ist.
Dadurch wird das Schwingmoment beseitigt, das durch den vorhandenen Rollkraftarm
bezüglich der Schwenkachse 0-0' der. Spindel 11 des Werkzeuges 12 und der Rollzone
K bedingt war.
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Bei konstanten Abständen: R-von der Achse a-a' der Spindel 11 des
Werkzeuges 12 bis zur Achse 0-0' des Gelenks 13, B-von der Achse 0-0' des Gelenks
13 bis zur Achse C-C' der Spindel 3 des zu rollenden Werkstücks 4 und H-von der
Achse 0-0' des
Gelenks 13 bis zur Stützebene M des unteren Synchronisierrades
8, bei verschiedenen Winkeln
4 und verschiedenen Schwenkwinkeln der Spindel 11 unterscheiden sich die Grundmaße
E um ein geringes, was die Werkzeugausrüstung der ZahnroIlmaschine wesentlich vereinfacht.
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Die vorliegende Erfindung wird auf das beschriebene Ausführungsbeispiel
nicht beschränkt und kann innerhalb der in den Patentansprächen angegebenen Grenzen
abgewandelt werden.