DE2313212C3 - Rolling process for the production of plastic gears - Google Patents

Rolling process for the production of plastic gears

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DE2313212C3
DE2313212C3 DE19732313212 DE2313212A DE2313212C3 DE 2313212 C3 DE2313212 C3 DE 2313212C3 DE 19732313212 DE19732313212 DE 19732313212 DE 2313212 A DE2313212 A DE 2313212A DE 2313212 C3 DE2313212 C3 DE 2313212C3
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Toshimasa Nagoya Aichi Arai (Japan)
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Sano, Kokichi, Nagoya (Japan)
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Description

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bei hoher Temperatur des heißen Werkzeuges Zahnräder erzeugt werden können, bei denen der Zahnkopf walzenförmig ausgebildet ist und der Zahnfuß etwa der Unterseite eines Schiffes gleicht. Auch hier ist die Zahnform nicht korrekt, obwohl 5 sie etwas besser als beim Kaltwalzverfahren ausgebildet ist. Daher ist das bekannu Warmwalzverfahren zur Herstellung von Kunststoff/ahnrädern somit ebenfalls unzweckmäßig.At a high temperature of the hot tool, gears can be produced in which the Tooth head is cylindrical and the tooth base is roughly the same as the underside of a ship. Here, too, the tooth shape is not correct, although it is formed a little better than in the cold rolling process is. Therefore, the most popular hot rolling process is for the production of plastic gears thus also inexpedient.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Walzverfahren zur Herstellung von Kunstsloffzahnrädern zu schaffen, mit A m eine genaue Herstellung der Kunststoffzahnräder hei geringem Zeitaufwand möglich ist.The object of the invention is to create a rolling process for the production of plastic gearwheels, with A m precise production of the plastic gearwheels is possible with little expenditure of time.

Diese Aufgabe wird bei einem Walzverfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf diese Weise in einem Vorwalzvorgang eine der gewünschten Zahnform ähnliche Zahnform gewalzt und die exakte Zahnform durch einen anschließenden Feriigwalzvor- eang erhalten wird, bei dem ein Kaltwerk/.eug eingesetzt wird, dessen Temperatur niedriger als die Betriebstemperatur des heißen Werkzeuges ist.This object is achieved in a rolling process of the type mentioned at the outset in that in this way a tooth shape similar to the desired tooth shape is rolled in a roughing process and the exact tooth shape is obtained by a subsequent finishing rolling process in which a cold mill is used, whose temperature is lower than the operating temperature of the hot tool.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Vorteile auf.The method according to the invention has the following advantages.

a) Die Oberfläche des Zahnrades ist besonders glatt und der Reibungskoeffizient minimal, so daß sich beim Einsatz des Zahnrades ein guter Wirkungsgrad ergibt;a) The surface of the gear is particularly smooth and the coefficient of friction is minimal, so that results in good efficiency when using the gear;

b) die Zahnoberfläche kann als sehr glatte, gekrümmte Fläche ausgebildet werden:b) the tooth surface can be considered very smooth, curved Area to be formed:

c) die Faser ist an der Zahnoberfläche nicht unterbrechen und dies hat eine feste Struktur und eine erhöhte Festigkeit des Zahnrades zur Folge;c) the fiber is not interrupted at the tooth surface and this results in a strong structure and increased strength of the gear;

d) die Bearbeitung kann mittels einer kleinen und einfachen Walzmaschine durchgeführt werden:d) machining can be carried out using a small and simple rolling machine:

e) die Arbeitszeit ist kurz;e) the working hours are short;

f) es ein Kronrad hergestellt werden;f) a crown wheel is produced;

g) eine infolge Feuchtigkeit vergrößerte Zahnform kann berichtigt und gewalzt werden.g) a tooth shape that is enlarged due to moisture can be corrected and rolled.

Das Vorerhitzen und das Erhitzen des Rohstoffes und die Auswahl und das zeitliche Auswechseln von zwei Werkzeugarten sollen geeignet aufeinander abgestimmt werden.The preheating and heating of the raw material and the selection and changing of time two types of tools should be suitably matched to one another.

Das Verfahren kann nicht nur bei einem ritzelartigen Werkzeug angewendet werden, sondern auch bei anderen Formwerkzeugen wie Zahnstangen, innenverzahnten Rädern u. dgl.The method can be applied not only to a pinion type tool, but also to others Forming tools such as racks, internally toothed wheels and the like.

Die Erfindung wird an Hand von 9 Figuren näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to 9 figures. It shows

Fig. 1 einen Teilschnitt eines Nylon-Zahnrades mit einer Flankenansicht, das in bekannter Weise durch Walzen von kaltem Rohmaterial mit einem kalten Werkzeug hergestellt worden ist,Fig. 1 is a partial section of a nylon gear a flank view, which in a known manner by rolling cold raw material with a cold Tool has been manufactured,

Fig.2 eine Ansicht der Zahnform (Kontur) des Zahnrades gemäß Fig. 1,2 shows a view of the tooth shape (contour) of the gear wheel according to FIG. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt eines Nylon-Zahnrades mit einer Flankenansicht, das in bekannter Weise durch Walzen eines kalten Rohmaterials mit einem heißen Werkzeug hergestellt worden ist,Fig. 3 is a partial section of a nylon gear with a flank view, which in a known manner by rolling a cold raw material with a hot Tool has been manufactured,

F i g. 4 eine Ansicht der Zahnform des Zahnrades gemäß F ig. 3, .F i g. 4 is a view of the tooth shape of the gear according to FIG. 3,.

Fig. 5 eine schematische Draulsicht, teilweise geschnitten, einer Vorrichtung zur Ausführung des crfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig.6 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung
5 shows a schematic top view, partially in section, of a device for carrying out the method according to the invention.
6 is a perspective view of the device

gemäß F i g. 5,according to FIG. 5,

Fig. 7 einen Teilschniu mit einer Flankenansicht eines Nylon-Zahnrades, das einem Fertigwalzvorgang entsprechend der Erfindung unterzogen worden ist.7 shows a partial section with a flank view of a nylon gear wheel which is in a finish rolling process according to the invention.

Fig.8 einen Teilschnitt mit einer Flankenansicht eines Nylon-Zahnrades in einem Stadium, wo auf beiden Seiten der Grat weggeschnitten ist,8 shows a partial section with a flank view a nylon gear at a stage where the ridge has been cut away on both sides,

F i g. 9 eine Ansicht der Zahnform des Zahnrades gemäß F ig. 8.F i g. 9 is a view of the tooth shape of the gear according to FIG. 8th.

Irr folgenden wird die Walzfolge zur Herstellung von Kunststoffzahnrädern gemäß der Erfindung im einzelnen beschrieben.The rolling sequence for the production of plastic gears according to the invention is described in detail below described.

Der Herstellvorgang umfaßt ein Vorwalzen, bei dem durch Druck mit einem heißen Werkzeug ein zylinderförmiges Rohmaterial in kurzer Zeit in eine dem fertigen Zahnrad ähnliche Form und Abmessung verformt wird, sowie ein darauffolgendes Fertigwaren, bei dem das Zahnrad mittels eines kalten Werkzeuges auf genaue Form und Abmessung gebracht wird.The manufacturing process includes a pre-rolling, in which a cylinder-shaped by pressure with a hot tool Raw material is deformed into a shape and dimension similar to the finished gear in a short time as well as a subsequent finished product in which the gear is brought to the exact shape and dimensions by means of a cold tool.

Gestützt auf die neue Theorie, daß Abmessungsfehler notwendigerweise auf Grund von Schwankungen der Entfernung zwischen den Achsen beim Eindrücken eines Werkzeuges in ein Rohmaterial während des Vorwalzens auftreten und auf das Versuchsergebnis, wonach mit Warmwalzen eine bessere Zahnform erzielt wird als mit Kaltwalzen, wird die entsprechende Zahnform in so kurzer Zeit wie möglich durch Erweichen oder Schmelzen der Oberfläche des Rohmaterials mit einem heißen Werkzeug erzeugt.Based on the new theory that dimensional errors are necessarily due to fluctuations the distance between the axes when a tool is pressed into a raw material during the Pre-rolling occur and on the test result, according to which a better tooth shape is achieved with hot rolling is considered using cold rolling, the corresponding tooth shape is softened in as short a time as possible or melting the surface of the raw material with a hot tool.

Es ist möglich, daß ein heißes, auf eine Temperatur, die höher ist als die Erweichungstemperatur des Rohmaterials, gebrachtes Werkzeug auf ein kaltes Rohmaterial gedrückt wird, jedoch vermindert ein Vorwärmen des Rohmaterials in einer Rohmaterial-Versorgungsanlage, wie sie weiter unten beschrieben wird, oder durch Strahlungsheizung oder durch eine Ölbadheizung um die Achse des Rohmaterials die Bearbeitungszeit, und es können besonders gute Ergebnisse erzielt werden.It is possible that a hot one, at a temperature which is higher than the softening temperature of the raw material, the tool is placed on a cold raw material is pressed, but reduces preheating of the raw material in a raw material supply system, as described below, or by radiant heating or by oil bath heating the axis of the raw material, the machining time, and particularly good results can be achieved.

Unter »heißes Werkzeug« soll im allgemeinen ein Werkzeug verstanden werden, das durch beliebige Mittel auf eine Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Rohmaterials (einschließlich Temperaturen höher als der Schmelzpunkt) erhitzt worden ist, wahrend unter »kaltes Werkzeug« im allgemeinen ein Werkzeug verstanden werden soll, das auf einer Temperatur gehalten wird, die niedriger ist als die des heißen Werkzeuges und auch die Raumtemperatur umfaßt. A "hot tool" should generally be understood to mean a tool that can be used by any means to a temperature above the softening temperature of the raw material (including temperatures higher than the melting point) has been heated while under "cold tool" should be understood in general a tool that is at a temperature which is lower than that of the hot tool and also includes the room temperature.

Der einleitende Schritt des Fertigwalzvorganges »Korrektur von Form und Abmessung« wird in ziemlich kurzer Zeit durchgeführt, d.h. Fehler, die beim Vorwalzen gemacht wurden, werden noch im weichen oder geschmolzenen Zustand der Rohmatenaloberfla· ehe verbessert.The introductory step of the finish rolling process "correction of shape and dimensions" is pretty much carried out in a short time, i.e. errors that occurred during Pre-rolling have been made, the raw material surface is still in the soft or molten state. before improved.

Die »Korrektur von Form und Abmessung« ist der wichtigste Vorgang des Ganzen, weshalb je nach den Eigenschaften des Kunststoffrohmaterials ein heißes Werkzeug und ein kaltes Werkzeug in geeigneter Weise abwechselnd oder gleichzeitig benutzt werden müssen. In der Endstufe des Fertigwalzvorganges wird das Rohmaterial in kurzer Zeit mit einem Kaltwerkzeug abgekühlt und gehärtet, um die Erhaltung der richtigen Form und Abmessung zu bewirken.The "correction of shape and dimensions" is the most important process of the whole, which is why depending on the Properties of the plastic raw material a hot tool and a cold tool as appropriate must be used alternately or at the same time. In the final stage of the finish rolling process, the Raw material cooled in a short time with a cold tool and hardened in order to maintain the correct To effect shape and dimension.

Die F i g. 5 und 6 zeigen ein Beispiel einer Vorrichtung, mit der das Walzverfahren nach der Erfindung durchführbar ist.The F i g. 5 and 6 show an example of a device, with which the rolling process according to the invention can be carried out.

An einem Ende einer Rohmaterialwclle 1. die horizontal durch (nicht dargestellte) Lager in einem Rahmen 14, 15 gelagert ist. sind ein Antriebszahnrad 2 und eine Riemenscheibe 13, die durch einen (nicht dargestellten) Antrieb angetrieben werden, angeordnet. Am anderen Ende der Rohmaterialwelle 1 ist eine Rohma-At one end of a roll of raw material 1. the horizontally is mounted in a frame 14, 15 by bearings (not shown). are a drive gear 2 and a pulley 13, which is driven by a (not shown) Drive are driven, arranged. At the other end of the raw material shaft 1 is a raw material

tcrial-Halterung (nicht gezeigt) zum Befestigen des Rohmaterialstückes 11 vorgesehen.tcrial bracket (not shown) for attaching the Raw material piece 11 is provided.

Zu beiden Seiten der Rohmaterialwelle 1 sind angetriebene Wellen 16 und 17 in (nicht dargestellten) Lagern gelagert, wobei jeder der angetriebenen Wellen 16 und 17 ein Antriebszahnrad 3 bzw. 4 zugeordnet ist, das die Wellen ohne Spiel mit dem Aniricbszahnrad 2 verbindet. Beide Wellen 16 und 17 sind mit zwei weiteren Wellen 18 und 19 durch Oldham-Kupplungen 5 bzw. 6 (Kupplungen, bei denen zwischen einer Antriebsscheibe und einer quer zur Drehachse verschieblichen Abtriebsscheibe eine Kupplungsscheibe rotiert) verbunden.On both sides of the raw material shaft 1, driven shafts 16 and 17 are mounted in bearings (not shown), each of the driven shafts 16 and 17 being assigned a drive gear 3 or 4, which connects the shafts with the pinion gear 2 without play. Both shafts 16 and 17 are connected to two further shafts 18 and 19 by Oldham couplings 5 and 6 (couplings in which a coupling disk rotates between a drive disk and an output disk displaceable transversely to the axis of rotation).

Die beiden Wellen 18 und 19 sind in Schlitten 9 und 10 gelagert, die senkrecht zu den Wellen bewegbar sind. Das ritzelartige heiße Werkzeug 7 sitzt auf der quer verschiebbaren Welle 18, während das ritzelartige kalte Werkzeug 8 auf der anderen verschiebbaren Welle 19 angeordnet ist, so daß die Wellen zusammen mit den Schlitten gegen das Rohmaterialstück 11 bewegt werden können.The two shafts 18 and 19 are mounted in carriages 9 and 10 , which can be moved perpendicular to the shafts. The pinion-like hot tool 7 sits on the transversely displaceable shaft 18, while the pinion-like cold tool 8 is arranged on the other displaceable shaft 19, so that the shafts can be moved together with the carriage against the piece of raw material 11 .

Das heiße Werkzeug 7 ist gesondert oder gleichzeitig durch Hochfrequenzaufheizung, Strahlungsheizung mittels eines Heizgerätes 20, das um das heiße Werkzeug herum angeordnet ist. durch eine im Innern des heißen Werkzeuges angeordnete Heizung oder durch eine Ölbadheizung aufheizbar.The hot tool 7 is separately or simultaneously by high-frequency heating, radiant heating by means of a heater 20 which is arranged around the hot tool. can be heated by a heater arranged inside the hot tool or by an oil bath heater.

Mit der Zahl 12 ist eine Rohmaterialversorgungseinrichtung bezeichnet, die koaxial gegenüber der Rohmaterialwelle 11 angeordnet ist. In der Versorgungseinrichtung 12 ist in zylindrischer Form geschnittenes Kunststoffrohmaterial eingeschlossen, das, wenn notwendig, erhitzt werden kann. In diesem Fall wird die Versorgungseinrichtung 12 gedreht und dabei das Rohmaterial durch eine um die Versorgungseinrichtung 12 herum angeordnete Strahlungsheizung gleichmäßig erhitzt. Das Rohmaterial kann auch im ölbad erhitzt werden. Numeral 12 designates a raw material supply device which is arranged coaxially opposite the raw material shaft 11. In the supply device 12 , plastic raw material cut in a cylindrical shape is enclosed, which, if necessary, can be heated. In this case, the supply device 12 is rotated and the raw material is heated uniformly by a radiant heater arranged around the supply device 12. The raw material can also be heated in an oil bath.

Ein in die Versorgungseinrichtung 12 eingeschlossenes "ohmaterialstück wird vorgewärmt und gedreht, so daß die Materialoberfläche bis in eine vorausbestimmte Tiefe ausreichend erweicht wird. Das Rohmaterialstück 11, das von der Versorgungseinrichtung 12 an die Rohmaterialwelle 1 übergeben und dort gehalten wird, rotiert mit der Welle 1. Zur gleichen Zeit rotieren auch die Rit7elwerkzeuge 7 und 8 durch den Antrieb über die Zahnräder 3 und 4, die Antriebswelle 16 und 17. die Oldham-Kupplungen 5 und 6 und die verschiebbaren Wellen 18 und 19. A trapped in the supply means 12 "ohmaterialstück is preheated and rotated so that the material surface is up to a pre-determined depth sufficiently softened. The crude material piece 11, which transferred from the supply device 12 to the raw shaft 1 and is held there, rotates with the shaft 1 At the same time, the Rit7el tools 7 and 8 rotate by the drive via the gears 3 and 4, the drive shaft 16 and 17. the Oldham couplings 5 and 6 and the sliding shafts 18 and 19.

Sobald das Rohmaterialstück U auf der Welle 1 sitzt, wird dafür gesorgt daß ein Abfall der Oberflächentemperatur vermieden wird und es wird die Erweichung, wenn notwendig, durch Strahlungsheizungen (nicht gezeigt) beschleunigt. Das rotierende heiße Werkzeug 7 wird dann durch Vorwärtsbewegung des Schlittens in das Rohmaterial 11 bis in eine vorausbestimmte Tiefe eingedrückt, um das Vorwalzen so früh wie möglich durchzuführen und danach wird der andere Schlitten 10 vorgefahren, um das kalte Werkzeug zum Fertigwalzen in Berührung mit der Zahnform zu bringen. As soon as the piece of raw material U is seated on the shaft 1, it is ensured that a drop in the surface temperature is avoided and the softening is accelerated, if necessary, by means of radiant heating (not shown). The rotating hot tool 7 is then pressed into the raw material 11 to a predetermined depth by moving the carriage forward to carry out the rough rolling as early as possible and then the other carriage 10 is advanced to bring the cold tool into contact with the tooth shape for finish rolling bring to.

Wenn das Zurücknehmen des heißen Werkzeuges 7 früher erfolgt als die Berührung des kalten Werkzeuges 8 mit dem Werkstück, werden die beiden Werkzeuge abwechselnd benutzt, während beide Werkzeuge gleichzeitig zur Anwendung kommen, wenn das Zurücknehmen des heißen Werkzeuges 7 später als die genannte Berührung erfolgtIf the withdrawal of the hot tool 7 takes place earlier than the contact with the cold tool 8 with the workpiece, the two tools are used alternately while both tools at the same time come into use when the withdrawal of the hot tool 7 later than the said contact takes place

Beim Fertigwalzvorgang sind vorzugsweise bis zurIn the finish rolling process are preferably up to

Beendigung der Korrektur tier Zahnform und Zahnoberfläche nahezu tue gleichen Bedingungen einzuhalten wie beim Vorwal/.cn. Wegen der Notwendigkeil der Kühlung zum Fixieren der Zahnform und der Abmcssungcn endet danach das Fertigwalzen in einem Stadium, wo im Prinzip nur noch ein kaltes Werkzeug angewendet wird.Completion of the correction of animal tooth shape and surface almost do the same conditions as with Vorwal / .cn. Because of the necessary wedge cooling to fix the tooth shape and dimensions then the finish rolling ends in a stage where, in principle, only a cold tool is left is applied.

Auch beim Fertigwaren kann entsprechend der im folgenden aufgeführten Möglichkeiten je nach den ίο Eigenschaften des Rohmaterials und der Art und Größe der zu korrigierenden Fehler ein wcchsclweiser oder gleichzeitiger Gebrauch von heißen und kalten Werkzeugen ratsam sein:In the case of finished goods, too, the options listed below can be used, depending on the ίο Properties of the raw material and the type and size of the errors to be corrected a wchsclweiser or simultaneous use of hot and cold tools may be advisable:

1. Das Vorwalzen endet mit einem heißen Werkzeug und das Fertigwaren beginnt mit einem kalten;1. Pre-rolling ends with a hot tool and the finished product begins with a cold one;

2. das Vorwalzcn endet mit einem heißen Werkzeug und der Fertigwalzvorgang wird in einem früheren Schritt mit einem heißen, in einem späteren Schritt mit einem kalten Werkzeug durchgeführt;2. Vorwalzcn ends with a hot tool and the finish rolling process is in an earlier one Step carried out with a hot tool, in a later step with a cold tool;

3. das Vorwalzen wird in einer früheren Stufe als Warmwalzen, in einer späteren Stufe mit einem kalten Werkzeug ausgeführt und der Fertigwalzsehritt erfolgt mit einem kalten Werkzeug;3. The rough rolling is in an earlier stage than hot rolling, in a later stage with a cold tool carried out and the finish rolling step takes place with a cold tool;

4. Heiß- und Kaliwerkzeuge werden gleichzeitig in der Endstufe des Vorwalzens eingesetzt, während das Fertigwalz.cn mit einem kalten Werkzeug ausgeführt wird:4. Hot and potash tools are used simultaneously in the final stage of roughing while das Finishwalz.cn is carried out with a cold tool:

5. das Vorwalzen wird mit einem heißen Werkzeug beendet, während das Fertigwalz.cn gleichzeitig mit heißen und kalten Werkzeugen in einer früheren Stufe und mit einem Kaltwerkzeug in einer späteren Stufe durchgeführt wird;5. Pre-rolling is finished with a hot tool while finishing rolling. Cn at the same time with hot and cold tools in an earlier stage and with a cold tool in one later stage is carried out;

6. heiße und kalte Werkzeuge werden gleichzeitig beim Endschritt des Vorwalzens und nacheinander auch bei einem früheren Schritt des Fertigwaizens und ein Kaltwerkzeug wird bei einem späterer Fertigwalzschritt angewendet.6. Hot and cold tools are produced simultaneously in the final step of roughing and one after the other also with an earlier step of the finished rolling and a cold tool is with a later one Finish rolling step applied.

F i g. 7 zeigt einen Teilschnitt mit Fiankenansichi eines Nylon-Zahnrades, das einem Fertigwalzvorgang nach dem erfindungsgemäßen Walzverfahren unterzogen wurde, wobei die Grate 50 und 51, die an beider Enden entstanden sind, maschinell oder von Hand zi entfernen sind. F i g. 8 zeigt die gleiche Ansicht des fertigen Zahnrades, bei dem die Grate entfernt sind unc F i g. 9 die Zahnform dieses Rades.F i g. Fig. 7 shows a partial section with Fiankenansichi of a nylon gear in a finish rolling process was subjected to the rolling process according to the invention, the burrs 50 and 51, which are on both Ends have arisen, removed by machine or by hand. F i g. 8 shows the same view of the finished one Gear in which the burrs are removed unc F i g. 9 the tooth shape of this wheel.

Unter der Voraussetzung, daß als Rohmaterial Nylor 6 oder Acetalharz benutzt wird, kann das Rohmateria mit oder ohne Vorerhitzung im Temperaturbereich zwischen etwa 220 und 280s C gewalzt werden. Ohne Vorerhitzung wird das beste Ergebnis bei etwa 2600C erzielt, während bei zusätzlicher Vorheizung die gün stigste Temperatur niedriger liegt. Provided that Nylor 6 or acetal resin is used as the raw material, the raw material can be rolled with or without preheating in the temperature range between about 220 and 280 s C. Without preheating the best results at about 260 0 C is obtained, while with additional pre-heating the gun stigste temperature is lower.

Im folgenden werden zwei praktisch ausgeführt« Beispiele angegeben, die eine konkrete Vorstellung über den Ablauf des Verfahrens und die erzielbare Ge nauigkeit geben sollen.In the following two practical examples are given which give a concrete idea about the course of the procedure and the accuracy that can be achieved.

Beispiel 1example 1

Rohmaterial: Nylon 6 Außendurchmesser des Zahnradkörpers (ohne Zähne) 50 mmRaw material: nylon 6 Outside diameter of the gear body (without teeth) 50 mm

Breite des ZahnradkörpersWidth of the gear body

(ohne Zähne) 10mm(without teeth) 10mm

Bearbeitungsdrehzahl 30 U/minMachining speed 30 rpm Temperatur des heißenTemperature of the hot Werkzeugs 220bis300°CTool 220-300 ° C

Vorschubgeschwindigkcil desFeed rate of the

heißen Werkzeugs 0,065 mm/sechot tool 0.065 mm / sec

Temperatur des kaltenTemperature of the cold

Werkzeuges RaumtemperaturTool room temperature

Gesamtzeit der Berührung 60 seeTotal contact time 60 see

Das nach diesem Verfahren gefertigte Nylon-Zahnrad wies eine ausgezeichnete Maßhaltigkeit auf.The nylon gear manufactured by this process had excellent dimensional stability.

Beispiel 2Example 2

Rohmaterial: Nylon und Acetalhar/ Außendurchmesser des Zahnradkörpers (ohne Zähne) 50 mmRaw material: nylon and acetalhar / outer diameter of the gear body (without teeth) 50 mm

Breite des ZahnradkörpersWidth of the gear body

(ohne Zähne) 10 mm(without teeth) 10 mm

Vorheiztemperatur 60 bis 1000CPreheat temperature from 60 to 100 0 C.

Bearbeitungsdrehzahl 30 U/minMachining speed 30 rpm

Temperatur des heißenTemperature of the hot

Werkzeugs 250 bis 2600CTool 250 to 260 0 C

Radialer Vorschub des heißenRadial feed of the hot

Werkzeugs 0,15 mm/sccTool 0.15 mm / scc

Temperatur des kaltenTemperature of the cold

Werkzeugs RaumtemperaturTool room temperature

Gesamtzeit der Berührung 40 bis 50 seeTotal contact time 40 to 50 seconds

Genauigkeit des gewalzten Nylon-ZahnradesAccuracy of the rolled nylon gear

a) Fehler des Zahnprofils 12 μa) Tooth profile error 12 μ

b) Teilungsfehler 9 μb) Division error 9 μ

Genauigkeit des gewalzten Acetalhar/.-ZahnradesAccuracy of the rolled acetal resin gear

a) Fehler des Zahnprofils 8 μa) Tooth profile error 8 μ

b) Teilungsfehler 7 μb) Division error 7 μ

Wie die Beispiele zeigen, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem geringen Aufwand und innerhalb sehr kurzer Zeit ein Plaslikzahnrad hoher Genauigkeit gewalzt werden.As the examples show, the process according to the invention can be carried out with little effort and within A high-precision plasma gear can be rolled in a very short time.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (10)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Walzverfahren zur Herstellung von Kunststoffzahnrädern, bei dem in ein Kunststoffrohmaterial mittels eines heißen Werkzeuges, dessen Temperatür oberhalb der Erweichungstemperatur des Rohmaterials gehalten wird, die gewünschte Zahnform eingewalzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf diese Weise in einem Vorwalzvorgang eine der gewünschten Zahnform ähnliche Zahnform ge- >° walzt und die exakte Zahnform durch einen anschließenden Fertigwalzvorgang erhaltet! wird, bei dem ein Kaltwerkzeug eingesetzt wird, dessen Temperatur niedriger als die Betriebstemperatur des heißen Werkzeuges ist. '51. Rolling process for the production of plastic gears, in which a plastic raw material by means of a hot tool whose temperature is above the softening temperature of the raw material is held, the desired tooth shape is rolled in, characterized in, that in this way a tooth shape similar to the desired tooth shape in one roughing process rolls and the exact tooth shape is obtained through a subsequent finish rolling process! is at which a cold tool is used whose temperature is lower than the operating temperature of the hot tool is. '5 2. Waizverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Vorwalzvorgang nur das heiße Werkzeug und für den Fertigwalzvorgang nur ein Kaltwerkzeug benutz! wird2. Waiz method according to claim 1, characterized in that that for the roughing process only the hot tool and for the finish rolling process only use a cold tool! will 3. Wal/verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- *° kennzeichnet, daß in einem früheren Fertigungsschritt des Vorwalzvorgangs das heiße Werkzeug benutzt wird, in einem späteren Fertigungsschritt des Vorwalzvorgangs gleichzeitig Heiß- und Kaltwerkzeuge eingesetzt werden. *53. whale / method according to claim 1, characterized ge * ° indicates that the hot tool was used in an earlier production step of the roughing process is used, hot and cold tools at the same time in a later production step of the roughing process can be used. * 5 4. Walzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Vorwalzvorgang das heiße Werkzeug benutzt wird, während in einem früheren Fertigungsschritt des Fertigwalzvorganges gleichzeitige Heiß- und Kaltwerkzeuge eingesetzt werden und in einem späteren Fertigungsschritt des Fertigwalzvorganges das Kaltwerkzeug benutzt wird. s 4. Rolling process according to claim 1, characterized in that the hot tool is used for the roughing process, while simultaneous hot and cold tools are used in an earlier production step of the finish rolling process and the cold tool is used in a later production step of the finish rolling process. s 5. Walzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem früheren Fertigungsschritt des Vorwalzvorganges das heiße Werkzeug benutzt wird, in einem späteren Fertigungsschritt des Vorwalzvorgangs und in einem früheren Fertigungsschritt des Fertigwalzvorgangs gleichzeitig Heiß- und Kaltwerkzeuge eingesetzt werden und in einem späteren Fertigungsschritt des Fertigwalzvorganges das kalte Werkzeug benutzt wird.5. Rolling method according to claim 1, characterized in that in an earlier manufacturing step of the pre-rolling process, the hot tool is used in a later production step the pre-rolling process and, in an earlier production step, the finish-rolling process at the same time Hot and cold tools are used and in a later production step of the finish rolling process the cold tool is used. 6. Walzverfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß in einem früheren Fertigungsschritt des Vorwalzvorgangs das heiße Werkzeug und in einem späteren Verfahrensschritt des Vorwalzvorgangs und danach das kalte Werkzeug benutzt wird.6. Rolling method according to claim 1, characterized in that that in an earlier production step of the roughing process the hot tool and in a later process step of the roughing process and then the cold tool is used. 7. Walzverfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Werkzeug bis zu einem früheren Fertigungsschritt des Fertigwalzvorgangs und dann das kalte Werkzeug bei einem späteren Fertigungsschritt des Fertigwalzvorgangs eingesetzt wird.7. rolling method according to claim 1, characterized in that that the hot tool up to an earlier manufacturing step of the finish rolling process and then the cold tool is used in a later manufacturing step of the finish rolling process will. 8. Walzverfahren nach dem Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Austauschen der Werkzeuge das Heiß- und das Kaltwerkzeug gleichzeitig benutzt werden.8. rolling method according to claim 6 or 7, characterized in that when exchanging the Tools the hot and cold tools can be used at the same time. 9. Walzverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzvorgang bei Raumtemperatur des Rohmaterials beginnt.9. rolling process according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the Rolling process at room temperature of the raw material begins. 10. Walzverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzvorgang bei einer Temperatur des Rohmaterials beginnt, die oberhalb der Raumtemperatur liegt.10. Rolling process according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the The rolling process starts at a temperature of the raw material which is above room temperature located. Die Erfindung bezieht sich auf ein Walzverfahren zui Herstellung von Kunststoffzahnrädern, bei dem in eir Kunststoffrohmaterial mittels eines heißen Werkzeu ges dessen Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Rohmaterials gehalten wird, die gewünsch te Zahnform eingewalzt wird.The invention relates to a rolling process Manufacture of plastic gears using a hot tool in a plastic raw material ges whose temperature is kept above the softening temperature of the raw material, the desired te tooth shape is rolled in. Im allgemeinen werden für die Herstellung vor Zahnrädern aus thermoplastischen Harzen wie ζ. Β Nylon ein Spritzgußverfahren oder ein Zahnfräsverfahren benutzt.In general, gears made of thermoplastic resins such as ζ. Β Nylon uses an injection molding process or a tooth milling process. Gegenüber diesen Verfahren sind Verfahren, bei de neu die Zahnräder spanlos bearbeitet werden, günstiger, da im allgemeinen eine höhere Festigkeil de; Zahnrades, insbesondere des einzelnen Zahnes erreichi wire. So ist durch das DT-Gbm 66 07 913 eine Vorrich· tung zum spanlosen Bearbeiten von Zahnrädern aus einer thermoplastischen Masse bekanntgeworden, mii der die Zahnräder bei einer Temperatur fertig-, d. h feinverarbeitet werden können, bei der die Masse plastisch ist. Die Zahnräder selbst sind vorher als Rohlinge durch Fräsen oder im Spritzgußverfahren hergestellt worden und werden mit einem Werkzeug, welches ;iul eine- Temperatur gehalten ist. die höher als die Erweichurgstemperatur des Rohlings ist. fertig- bzw. feinbearbeitet. Das Verfahren, welches mit dieser Vorrichtung durchgeführt werden kann, ist eigentlich ein Polierverfahren, also ein Verfahren, bei dem ein Werk stück mit rauher Oberfläche durch Berührung mit einem Werkzeug mit glatter Oberfläche versehen wird.Compared to these processes, processes in which the gears are now machined without cutting are more favorable, because generally a higher Festigkeil de; Gear, in particular of the individual tooth reachi wire. The DT-Gbm 66 07 913 means that a device device for the non-cutting machining of gears made of a thermoplastic material became known, mii which finishes the gears at a temperature, d. h can be finely processed, in which the mass is plastic is. The gears themselves are previously manufactured as blanks by milling or injection molding and are made with a tool which; iul a temperature is maintained. which is higher than the softening temperature of the blank is. finished or finely machined. The procedure used with this device can be carried out is actually a polishing process, i.e. a process in which a work piece with a rough surface is provided by contact with a tool with a smooth surface. Obwohl das Walzverfahren das vorteilhafteste und für Metallzahnräder weitgehend angewendete Verfahren ist, wurde das Walzen von Kunststoffzahnrädern bisher nicht ausgeführt, ja nicht einmal erforscht. Das hat folgenden Grund:Although the rolling process is the most advantageous and widely used process for metal gears is, the rolling of plastic gears has not yet been carried out, not even researched. The has the following reason: a) Beim Kaltwalzen wird genauso wie beim Rohmaterial Metall nur ein kaltes Walzwerkzeug (im folgenden als Kaltwerkzeug bezeichnet) mit einem kalten Rohmaterial aus Kunststoff in Berührung gebracht. Da bei Metall als Rohmaterial dieses vom Elastizitälsbereich eines ziemlich geringen Ausmaßes in den Plastizitätsbereich gelangt, ist die elastische Erholung beim Zurückgehen des Kaltwerkzeuges ziemlich gering, so daß leicht eine genaue Zahnform erzeugt werden kann. Dagegen haben bei Kunststoff Elastizitätsbereich und Plastizitätsbereich etwa das gleiche Ausmaß, und nahezu die halbe Verformung bildet sich beim Zurückgehen des Kaltwerkzeuges infolge der elastischen Erholung zurück. Eine genaue Zahnform kann deshalb naturgemäß nicht erzeugt und selbst eine ähnliche Zahnform praktisch nicht erreicht werden. Das heißt, ein Kaltwalzverfahren zur Herstellung von Kunststoffzahnrädern ist eine hoffnungslose Sache.a) With cold rolling, just as with the raw material metal, only one cold rolling tool (hereinafter referred to as a cold tool) in contact with a cold raw material made of plastic brought. Since in the case of metal as a raw material, the elasticity range is quite low The extent to which it has reached the plasticity range is the elastic recovery when the cold tool goes back rather small, so that an accurate tooth shape can be easily produced. On the other hand In plastic, the elasticity range and the plasticity range have approximately the same extent, and almost half of the deformation occurs when the cold tool retracts due to the elastic Recovery back. An exact tooth shape can therefore naturally not be created and even a similar one Tooth shape can practically not be achieved. That is, a cold rolling process for manufacturing of plastic gears is a hopeless thing. b) Beim Warmwalzen gibt es die beiden folgenden Varianten: Es wird wie beim Metall ein kaltes Werkzeug mit einem heißen Rohmaterial in Berührung gebracht. Da bei Kunststoffrohmaterial keine Hochfrequenzerhitzung angewendet werden kann, müssen unpraktische Mittel, die viel Zeit in Anspruch nehmen, wie z.B. Strahlungs-Heizung mit Nickelchromdraht oder das Eintauchen in heißes ölbad angewendet werden.b) There are two following variants of hot rolling: As with metal, it is cold Tool brought into contact with a hot raw material. As with plastic raw material no high frequency heating can be applied, must be impractical means that take a lot of time in Claim, such as radiant heating with nickel-chrome wire or immersion in hot oil bath can be used. Eine andere Variante ist folgende: Ein heißes Werkzeug wird mit kaltem Rohmaterial in Berührung gebracht. Dieses Walzverfahren führt bei niedriger Temperatur des heißen Werkzeuges zum gleichen Ergebnis wie das Kaltwalzen, währendAnother variant is the following: A hot tool is in contact with cold raw material brought. This rolling process leads to a low temperature of the hot tool same result as cold rolling while
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