DE2720822C2

DE2720822C2 -

Info

Publication number: DE2720822C2
Application number: DE2720822A
Authority: DE
Inventors: Hans Zuerich Ch Krapfenbauer; Ernst Meilen Ch Grob
Original assignee: Ernst Grob AG
Current assignee: Ernst Grob AG
Priority date: 1976-06-30
Filing date: 1977-05-09
Publication date: 1989-08-10
Also published as: JPS6054131B2; US4116032A; JPS533946A; CH609261A5; DE2720822A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von geraden oder schräg verzahnten Einzelzahnrädern durch Kaltumformung nach dem Grob-Verfahren, gemäß der Fassung des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Als Stand der Technik ist hierbei ein Verfahren bekannt, welches zum Herstellen von gerade oder schräg verzahnten Einzelzahnrädern durch Kaltumformung dient (DE-PS 10 16 222). Hierbei findet ein Walzvorgang statt, welcher unter Verwendung ringartig profilierter Walzen in einzelnen schlagartig und im wesentlichen in Profillängsrichtung mit gleichbleibenden Richtungssinn durchgeführten, schnell aufeinander folgenden, sowie sich hinsichtlich ihres Angriffes am Werkstück überdeckenden Teilwalzvorgängen abläuft. Wird dieses Verfahren bei der Herstellung eines Einzelzahnrades durchgeführt, dann entstehen in beiden Endflächenbereichen so hohe Abfallzonen, daß man für die Herstellung eines schmalen Zahnrades einen um das Mehrfache längeren Rohling verwenden müßte. Daher wird dieses bekannte Verfahren praktisch nur an Stangen durchgeführt, welche dann unterteilt werden.

Ferner muß die teure Weiterbearbeitung der gewalzten Stange durch Absägen und Bohren sowie der Verlust der Stangenenden, welche in der Verzahnung zu ungenau sind, in Kauf genommen werden, wobei bis 70% des Rohlings zerspant werden. Da außerdem das Abtrennen ungenau ist, hat die abgeschnittene Zahnradscheibe keine genaue axiale Anlagefläche für die Weiterbearbeitung, so daß zum genauen Zentrieren für die Folgeoperationen, z. B. Schleifen der Bohrung, allein die Aufnahme im Teilkreis, z. B. Spannen über eingelegte Walzkörper, verfügbar ist, was besonders bei relativ schmalen Rädern zu sehr großen Schwierigkeiten bzw. Unbrauchbarkeit des Werkstücks führt.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin ein sog. heißes Abwälzwalzen, wobei Ausgangspunkt zur Herstellung von Zahnrädern ein erwärmter Rohling ist (US-PS 13 77 175). Hierbei stehen die so produzierten Zähne nur auf einem Teil frei, während sie im Fußbereich zwischen zwei seitlichen Wänden des Werkstücks liegen. Das Werkstück hat diese breite Form von Anfang an, wobei der eigentliche fließende Bereich des Werkstücks seitlich nicht direkt an den Zähnen gestützt wird, so daß sich neben einem hohen Herstellungsaufwand ungünstige konstruktive Merkmale ergeben.

Als Stand der Technik ist weiterhin eine Rollform- oder Wellmaschine zum Kaltwalzen von Zahnrädern bekannt (DE-OS 20 61 261). Bei diesem Verfahren wird ein zahnradförmiges Werkzeug auf dem Werkstück abgewälzt und die ganze Werkstücklänge in einem Zuge bearbeitet. Demgegenüber wird bei dem sog. "Grob-Verfahren", von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, immer nur ein kleiner Längsabschnitt des Werkstückes in einer Zahnlücke durch einen einzelnen, schlagartigen Einzelwalzvorgang bearbeitet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, wonach Einzelzahnräder durch Kaltwalzen hergestellt werden, welche bei wirtschaftlicher Herstellungsweise eine hohe Genauigkeit besitzen, wobei mindestens eine Stirnfläche des erzeugten Einzelzahnrades eine genau senkrecht zur Werkstückachse stehende Fläche als Bezugsfläche für die spätere Bearbeitung aufweisen soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Werkstück unmittelbar im Bereich der entstehenden Zähne so zwischen den beiden, als Preßstempel ausgebildeten Halteorganen eingespannt wird, daß durch die gleichzeitige Einwirkung des Walzvorganges und der Vorspannkraft zwischen den Preßstempeln und den Stirnseiten der beim Walzen des Werkstücks entstehenden Zähne Druckspannungen entstehen, welche mindestens der Streckgrenze des Werkstück-Werkstoffes entsprechen.

Erfindungsgemäß werden hierbei bei diesem Verfahren die Stirnseiten der beim Walzen entstehenden Zähne mit einbezogen. Hierbei brauchen die Verzahnungen der beiden Preßstempel nicht achsparallel miteinander ausgerichtet zu sein, weil schräge Verzahnungen auch möglich sein sollen. Es kann also in axialer Richtung sogar ein Versatz vorliegen; nur in Richtung der Verzahnung, welche gerade oder schräg sein kann, bedarf es erfindungsgemäß einer Ausrichtung der gezahnten Preßstempel.

Da nun das Werkstück mit dem genannten hohen Druck zwischen den Preßstempeln im Zahnungsbereich vorgespannt wird, kann ein axiales Ausweichen des Materials in der Verzahnungszone mindestens größtenteils unterbunden werden und an den mit den Stirnflächen der Stempel in Berührung stehenden Werkstückstirnflächen eine zur Werkstückachse genau senkrecht stehende Fläche erzeugt werden.

Soweit eine Veränderung der Anpreßkraft der Stempel nicht möglich oder erwünscht ist, kann zur Bestimmung des Anpreßdruckes bei gegebener Anpreßkraft der Stempel die Anpreßfläche entsprechend gewählt werden.

Zum Kaltwalzen bedient man sich entweder des radialen Walzens ohne Axialvorschub oder des Walzens mit axial fortschreitender Umformungsarbeit (z. B. gemäß dem deutschen Patent Nr. 10 16 222). Im ersten Fall kann man im erfindungsgemäßen Verfahren das Werkstück zwischen zwei runde Stempel spannen, deren Außendurchmesser etwa gleich dem Werkstückdurchmesser ist. Im zweiten Falle benötigen die Walzwerkzeuge Raum für den Eingriff am Werkstück, weshalb die Stempel im erfindungsgemäßen Verfahren dieser Art eine der zu erzeugenden Verzahnung entsprechende Kontur aufweisen müssen, die höchstens gleich groß und gleich geformt oder etwas kleiner als die zu erzeugende Verzahnungskontur des Werkstückes sein muß. Diese Unterscheidung in der Ausführung der Außenkontur der Preßstempel, die in einem Fall als runde "Scheibe" und im anderen Fall als verzahntes Element (je nach Anwendung des einen oder anderen Walzvorganges) zur Anwendung kommt, bedeutet jedoch bezüglich des erfindungsgemäßen Gedankens keinen prinzipiellen Unterschied. Es soll daher im folgenden die Vorrichtung nach der Erfindung nur anhand des Walzens mit axialem Vorschub (mit verzahnten Preßstempeln) weiter beschrieben werden:

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung bezieht sich die Konstruktion auf eine Vorrichtung, bei welcher Mittel zum Verschieben des Werkstückes entlang seiner Längsachse und zum Drehen des Werkstückes um seine Längsachse, sowie wenigstens ein in einem Rollkopfträger umlaufend antreibbarer Rollkopf und darin mindestens eine planetenartig gelagerte, vom Rollkopfträger antreibbare Walzrolle zur Bearbeitung des Werkstückes und Mittel zur Abstimmung der Bewegungen von Werkstück und Walzrolle vorgesehen sind. Diese Vorrichtung ist durch die Merkmale des Anspruchs 2 gekennzeichnet.

Die Stempel können dabei durch einen sie entlang der Werkstückachse verbindenden Zuganker oder durch außerhalb des Werkstückes angeordnete Mittel aufeinanderzu gespannt werden, wobei letztere als vorteilhaft anzusehen sind, da es eine Automatisierung der Arbeit wesentlich erleichtert und die anwendbaren Kräfte nicht durch die Werkstückdimension beschränkt werden.

Da es vorkommen kann, daß die Form des Werkstückes in Axialrichtung wegen der Verschiedenheit der Fließmöglichkeit des Werkstoffes näher oder weiter von den Preßstempeln nicht den Wünschen entspricht, wenn die Eingrifftiefe der Walzen am Werkstück konstant gehalten wird, oder um die Bildung besonderer Formen (z. B. Balligkeit) zu ermöglichen, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft mit einer Steuereinrichtung zum Verstellen des Abstandes der Schlagköpfe (vorzugsweise zwei) von der Werkstückachse versehen.

Da bei der genannten bevorzugten Verfahrensart der Walzeneingriffsort am Werkstück entlang einer Schraubenlinie fortschreitet, ist der Walzenangriff am Werkstück in Umfangsrichtung nicht ganz gleichmäßig, wodurch ein Verdrehen des Werkstückes um seine Achse auftreten kann. Wird das Werkstück bei seinem Vorschub an seinem zuletzt bearbeiteten Ende gefaßt in Richtung auf die Walzwerkzeuge zu gestoßen, so kann sich dies in einer Abweichung der Verzahnung in Umfangsrichtung auswirken.

Wird dagegen das Werkstück an seinem bereits gewalzten Ende gefaßt durch die Walzzone gezogen, so wird die Verdrehung immer den noch unbearbeiteten Werkstückteil betreffen. Um nun auch im erfindungsgemäßen Verfahren diese Möglichkeit des "Ziehens" des Werkstückes zu schaffen, wird das Werkstück vorzugsweise nur vom einen, dem zuerst bearbeiteten Werkstückende benachbarten, Preßstempel angetrieben, während der zweite Preßstempel frei mitläuft.

Zum Ausrichten der Zahnungen der beiden Preßstempel kann dabei ein sie verbindender achsparalleler Bolzen dienen, der im einen Stempel ausreichend bewegbar (vorzugsweise elastisch bewegbar) gelagert ist, um eine kleine gegenseitige Verdrehung der Stempel beim Walzen zuzulassen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann dabei in der Regel eine Bewegbarkeit des genannten Bolzens im Bereich von Millimeterbruchteilen ausreichen.

Die Erfindung wird anhand der schematischen Zeichnung beispielsweise näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht, teilweise geschnitten, einer Vorrichtung,

Fig. 2 in gegenüber Fig. 1 vergrößerter Darstellung die schematischen Preßstempel mit dazwischen befindlichem Werkstück und den schematischen Rollköpfen zu Beginn der Walzoperation,

Fig. 3 einen noch weiter schematisierten Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen vergrößerten Längsschnitt durch die Preßstempel und das zwischen ihnen gehaltene Werkstück in der Einspannstellung, und

Fig. 5 eine noch weiter schematisierte Darstellung, etwa im Maßstab der Fig. 4, die Umrisse eines Zahnrades, eines Preßstempels und von zwei mit dem Zahnrad in Eingriff befindlichen Walzrollen darstellend.

Zur Erleichterung der Übersicht wird als erstes ein Teileverzeichnis nachstehend aufgeführt:

1 Rollkopf
2 Rollkopf
3 Preßstempel (mitlaufender)
3′ Verzahnungskontur
4 Werkstück
4′ Verzahnungskontur fertig
4″ Werkstückkontur roh
5 Preßstempel (antreibender)
5′ Verzahnungskontur (Form identisch mit Kontur 3′)
6 Walzrollenträger von 1
6′ Walzrollenträger von 2
7 Walzrolle von 6
7′ Walzrolle von 6′
8 Preßdorn von 3
9 Preßdorn von 5
10 Drucklager von 9 an 12
11 Werkstückspindel zum Antrieb von 9
12 Spindelstock für 11
13 Spindelantrieb (Teilgetriebe) für 11
14 Winkelgetriebe zum Antrieb von 13 mit von 6′ abgeleiteter Synchronbewegung über 14′
14′ Welle von 13 und 14
15 Vorschubspindel zum Verschieben von 12 auf 18 und 18′
16 Vorschubmutter auf 15 (mit Außenzahnkranz zum Antrieb durch 17)
17 Vorschubantrieb
18 Führung von 12 an Maschinengestell 35
18′ Führung analog 18
19 Zuganker zur starren Verbindung von 12 und 20
19′ Zuganker analog 19
20 Gegenhalter (Widerlager für 3)
21 Preßkolben in 20 zum Anpressen von 3 über 4 an 5
21′ Zylinder von 21
22 Führung von 20 an 35
22′ Führung analog 22
23 Kopierschablone für 24
24 Kopiergeräte
25 Schubstange von 24
26 Zahnstange an 25
26′ Ritzel, antreibbar von 26
27 Ritzelwelle von 26′ zu 28
28 Winkelgetriebe zwischen 27 und 29
29 Welle
30 Verstellritzel auf 29, im Eingriff mit 31
30′ Verstellritzel auf 29, im Eingriff mit 31′
31 gezahnte Mutter für 1
31′ gezahnte Mutter für 2
32 Außengewinde auf 1 für 31
32′ Außengewinde auf 2 für 31′
33 Kolben in 35 für 1 zum Anpressen von 31 an 34
33′ Kolben in 35 für 2 zum Anpressen von 31′ an 34′
34 Rollkopfträger an 35 für 1
34′ Rollkopfträger an 35 für 2
35 Maschinengestell
40 Hülse (in 3 festsitzend)
41 Hülse zum Führen von 43
42 Gummihülse zwischen 40 und 41
43 Bolzen zum Ausrichten von 3 und 5
50 Fortsatz von 5 zum Eingriff in 90
51 Federring auf 50 zum Ausgleichen des Durchmesserunterschiedes von 50 und 90
52 Bohrung in 50 für 43
53 Auswerfer in 5
54 Rippe von 5
54′ Rippe von 3
60 Zentrierring
61 Ringfase an Kontur 4″ von 4
70 Grate von 4 in 3′ und 5′ eingreifend
80 zur Werkstückachse 81 vertikale Bezugsflächen von 4
81 Werkstückachse von 4
90 Bohrung in 4
100 Pfeil
101 Vorschubbewegung

Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Maschinengestell auf, an welchem alle relativ zueinander beweglichen Teile gelagert sind. Die Rollkopfträger 34 und 34′ für die Rollköpfe 1 bzw. 2 sind so am Maschinengestell 35 starr befestigt, daß die Rollköpfe 1 und 2 vertikal zur Werkstückachse 81 verschieblich sind. Zur Durchführung dieser Schiebebewegung ist auf jedem Rollkopf 1 und 2 ein Außengewinde 32 bzw. 32′ vorgesehen, auf denen je eine an ihrem äußeren Umfang gezahnte Mutter 31 bzw. 31′ durch je ein Verstellritzel 30 bzw. 30′ über die Welle 29 synchron verstellbar ist. Damit die Muttern 31 und 31′ am zugehörigen Rollkopfträger 34 bzw. 34′ satt anliegen, ist jeder Rollkopf 1 und 2 mit einem im Maschinengestell 35 beweglichen Kolben 33 bzw. 33′ verbunden, der in Richtung des in ihn eingezeichneten Pfeiles wirkt. Die Welle 29 kann entweder von Hand für eine bestimmte feste Einstellung gedreht werden, oder aber sie kann im Zuge des Walzens durch ein Kopiergerät 24, welches die Kopierschablone 23 abtastet, fortlaufend während des Walzvorgangs verstellt werden, zu welchem Zweck das Kopiergerät mit einer Schubstange 25 verbunden ist, die an ihrem einen Ende eine Zahnstange 26 trägt, welche Zahnstange 26 ein Ritzel 26′ antreibt, welches wiederum die Ritzelwelle 27 und damit das Winkelgetriebe 28 dreht, das seinerseits die Welle 29 der Verstellritzel 30 und 30′ antreibt. Man kann durch diese kontinuierliche Verstellbarkeit der Rollköpfe 1 und 2 sowohl eine gewollte Formänderung am gewalzten Zahnrad erzeugen, als auch der Bildung von ungewollten Formänderungen entgegenwirken. Dadurch nämlich, daß das Werkstück 4 zwischen den harten Preßstempeln 3 und 5 vorgespannt ist, können sich seine den Preßstempeln 3 und 5 benachbarten Teile nicht in gleicher Weise verformen wie der von den Preßstempeln 3 und 5 entferntere mittlere Bereich. Auch zwischen dem am Anfang des Walzvorganges bearbeiteten Teil des Werkstücks 4 und dem gegen Schluß des Walzvorganges bearbeiteten Teil des Werkstücks 4 können sonst Unterschiede eintreten.

Am Rollkopf 1 ist der Walzrollenträger 6 mit seiner Walzrolle 7 und am Rollkopf 2 der Walzrollenträger 6′ mit seiner Walzrolle 7′ gelagert, wobei die Walzrollenträger 6 und 6′ im Sinne der auf ihnen eingezeichneten Pfeile motorisch synchron umlaufend antreibbar sind, wobei die Walzrollen 7 und 7′ in der weiter vorne beschriebenen Weise die Oberfläche des Werkstückes 4 bearbeiten. Dabei wird bei jedem Umlauf der Walzrollenträger das Werkstück 4 in Fig. 1 von links nach rechts entlang der Werkstückachse 81 vorgeschoben und gleichzeitig im Sinne des in Fig. 3 und 5 eingezeichneten Pfeiles 100 um einen Zahn weitergedreht. Die Einzelangriffe der Walzrollen 7 und 7′ erfolgen also je auf einer schraubenlinienartig um das Werkstück herum verlaufenden Bahn, die durch die Vorschubbewegung entlang der Werkstückachse 81 und durch die Drehbewegung bestimmt ist.

Um die in Fig. 2 mit den Pfeilen P angegebene Vorspannung zwischen den Preßstempeln 3 und 5 zu erzeugen, wird wie folgt vorgegangen:
Der Preßstempel 5 ist über einen mit ihm drehfest verbundenen Preßdorn 9 und ein Drucklager 10 am Spindelstock 12 abgestützt. Der Spindelstock seinerseits ist durch die Vorschubspindel 15 über die Vorschubmutter 16 und den Vorschubantrieb 17 als Axialvorschubmittel am Maschinengestell 35 abgestützt. Damit die vom Vorschubantrieb 17 über die Vorschubspindel 15 auf den Spindelstock 12 und von diesem über den Preßdorn 9 und den Preßstempel 5 auf das Werkstück 4 übertragene Längs-Vorschubbewegung entlang der Werkstückachse 81 sauber erfolgt, ist der Spindelstock 12 über Führungen 18 und 18′ zusätzlich am Maschinengestell 35 gelagert.

Der Spindelstock 12 ist über die beiden Zuganker 19 und 19′ starr mit dem Gegenhalter 20 verbunden, welcher auf Führungen 22 und 22′ entlang der Werkstückachse 81 verschieblich im Maschinengestell 35 gelagert ist. Der mit dem anderen Preßstempel 3 verbundene Preßdorn 8 ist als Kolbenstange eines Hydraulikkolbens 21 als Preßmittel ausgebildet, welcher im Gegenhalter entlang der Werkstückachse 81 verschieblich und um diese Werkstückachse 81 frei drehbar gelagert ist. Führt man in den Zylinder 21′ Drucköl ein, so wird der Preßkolben 21 zusammen mit dem Preßdorn 8 und dem Preßstempel 3 im Sinne des Pfeiles P in Fig. 1 von links nach rechts bewegt und an das Werkstück 4 angepreßt, welches in der beschriebenen Weise über den Preßstempel 5 am Maschinengestell 35 abgestützt ist.

Die von der Vorschubspindel 15 her stammende Bewegung, welche schon beschrieben wurde, ist in Fig. 1 als Vorschubbewegung 101 mit Pfeilen am Spindelstock 12 und am Gegenhalter 20 gezeigt, um zu zeigen, daß diese beiden Teile durch die Zuganker 19 und 19′ zur simultanen gleichgerichteten Bewegung verbunden sind, die somit auch auf das zwischen den Preßstempeln 3 und 5 eingespannte Werkstück 4 übertragen wird. Das Werkstück wird im Zuge der Bearbeitung daher von links nach rechts bewegt und befindet sich in Fig. 1 am Schluß der Bearbeitung. Durch dieses Vorgehen wird ein sauberer gerader Verlauf der Verzahnung erreicht, weil die schon früher beschriebene Verdrehung jenes Werkstückteiles, der gerade bearbeitet wird, gegenüber dem bereits bearbeiteten Werkstückteil auf diese Weise beim nicht angetriebenen Preßstempel 3 liegt, der sich gegenüber Preßstempel 5 (in noch näher beschriebener Weise) teilweise verdrehen kann.

Aus diesem Grunde ist auch der Rotationsantrieb des Werkstückes 4 über den Preßstempel 5 bewerkstelligt, indem der Preßstempel 5 mit dem Preßdorn 9 und dieser mit der Spindel 11 drehfest verbunden ist und über ein Spindelantrieb (Teilgetriebe) 13 (das hier sehr vereinfacht dargestellt ist) der Teilantrieb erfolgen kann, der durch das Winkelgetriebe 14 vom Walzenrollenträger 6′ über die Welle 14′ synchron angetrieben werden kann. Natürlich können in diesem Antrieb genau wie im Vorschubantrieb 17 stufenlos oder gestuft schaltbare Getriebe vorgesehen sein, um die Vorschubbewegung 101 und die Drehbewegung in Richtung des Pfeiles 100 des Werkstückes 4 richtig aufeinander abstimmen zu können. Diese Getriebemittel können in an sich bekannter Weise ausgebildet sein.

Anhand der Fig. 4 soll nun das Einspannen des Werkstückes näher beschrieben werden. Auf dem Preßdorn 9 befindet sich der Preßstempel 5, welcher einen Fortsatz 50 aufweist, der in die Bohrung des noch rohen Werkstückes 4 mit Spiel eingeführt werden kann, wobei die Zentrierung hier durch einen Federring 51 erfolgt. Das Werkstück 4 wurde vor dem Aufsetzen auf den Fortsatz 50 des Preßstempels 5 entlang seiner rohen Werkstückkontur 4″ abgedreht, wobei sein dem anderen Preßstempel 3 zugewandtes Ende ringförmig gefast ist, wie dies in Fig. 4 bei 61 angedeutet wurde. Die genaue Zentrierung des Werkstückes gegenüber dem Preßstempel 5 erfolgt nun dadurch, daß ein Zentrierring 60 von links nach recht an das Werkstück herangeschoben wird, mit der Ringfase 61 in Kontakt tritt und das Werkstück dadurch zentriert. Nun wird der zweite Preßstempel 3, welcher auf seinem Preßdorn 8 montiert ist, durch den in Fig. 1 beschriebenen Kolben 21 als Preßmittel fest an das Werkstück 4 angepreßt, so daß das Werkstück zwischen den Preßstempeln 3 und 5 vorgespannt wird. Damit das Werkstück 4 in dieser vorgespannten Stellung sauber und nicht verrückbar sitzt, weisen die beiden Preßstempel 5 und 3 ringförmig vorstehende Rippen 54 bzw. 54′ vor, die in das Werkstück 4 eindringen. Radial gesehen außerhalb dieser Rippen 54 und 54′ entstehen die für die spätere Weiterbearbeitung des fertig gewalzten Werkstückes erforderlichen Bezugsflächen 80 im Zuge des Walzvorgangs. Die Bezugsflächen 80 sind vertikal zur Werkstückachse 81.

Da die beiden Preßstempel die in Fig. 5 gezeigte Verzahnungskontur 3′ bzw. 5′ aufweisen, die ähnlich verzahnt ist wie die spätere Verzahnung des fertigen Werkstückes, die in Fig. 5 mit 4′ angegeben wurde, ist es erforderlich, daß die beiden Preßstempel 3 und 5 miteinander ausgerichtet sind. Um dieses Ausrichten zu bewerkstelligen, ist der Bolzen 43 über noch näher zu beschreibende Hülsen 40, 41 und Gummihülse 42 als federnde Führung, im Preßstempel 3 so federnd gelagert, daß er beim Anpressen des Preßstempels 3 an das Werkstück 4 in die Bohrung 52 des Fortsatzes 50 des Preßstempels 5 eindringt, wenn die Verzahnung der Preßstempel 3 und 5 miteinander übereinstimmt. Erst jetzt kommt der Preßstempel 3 voll zum Anliegen am Werkstück 4, wie dies bereits beschrieben wurde.

Da nun aber durch den auf einer Schraubenlinie erfolgenden intermittierenden Angriff der Walzrollen 7 und 7′ eine gewisse Verdrehung des Werkstoffes und somit des Werkstückes 4 stattfindet, die sich bei den gezeichneten Größenordnungen im Bereich von Millimeterbruchteilen hält, ist der Bolzen 43 über die aus Gummi bestehende Hülse 42, die zwischen den Hülsen 40 und 41 liegt, leicht elastisch gelagert, so daß er eine geringfügige Verdrehung des Preßstempels 3 gegenüber Preßstempel 5 zulassen kann. Dadurch ist der Ausgleich in der bereits beschriebenen Weise für eine gut ausgerichtet verlaufende Verzahnung gewährleistet.

Wie man in Fig. 5 sieht, ist es in den meisten Fällen erforderlich, die Verzahnungskontur 3′, 5′ der Preßstempel 3, 5 etwas kleiner als die Verzahnungskontur 4′ der zu erzeugenden Verzahnung des Werkstücks 4 zu halten, damit die Walzrollen 7 und 7′ ausreichend tief in den Werkstoff des Werkstückes 4 eindringen können, um diesem die Möglichkeit zu geben, in seine definitive Form (die in Fig. 5 gezeichnet ist) etwas zurückzufedern. Diese etwas kleinere Verzahnungskontur 3′, 5′ der Preßstempel 3 bzw. 5 ermöglicht es nun aber, daß eine geringe Menge Werkstoff in die Verzahnung der Preßstempel 3 und 5 beim Walzen der den Stirnflächen nahen Partien des Werkstückes 4 eindringt und Grate 70 bildet (Fig. 4). Diese Grate können aber nach dem Ausstoßen des Werkstückes 4 (nach beendetem Walzen und Wegfahren des Preßstempels 3) durch den Auswerfer 53 leicht entfernt werden. Es sind übrigens auch im Preßstempel 3 Auswerfer vorgesehen, die aber aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht besonders gezeichnet wurden.

Schon zum Entfernen der Grate 70 erweisen sich die Bezugsflächen 80 als besonders nützlich, während sie zum Ausschleifen der Bohrung 90 des Zahnrades schlechthin unerläßlich sind. Sie schaffen die Möglichkeit der genauen Ausrichtung des Zahnrades auf den Weiterverarbeitungsmaschinen.

Die Bezugsflächen 80 sind in der Regel hochglänzend und kompakt, weil sie sich auf den Bereich der Werkstückflanken erstrecken, die an den Enden der Verzahnung und in deren unmittelbarer Nähe ist, also dort, wo der Werkstoff durch den Walzvorgang zum Fließen gebracht wurde, so daß er an den entsprechend bearbeiteten verfestigten Flächen der Preßstempel die saubere Bezugsfläche 80 zu bilden vermag.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von gerade oder schräg verzahnten Einzelzahnrädern durch Kaltumformung nach dem Grob-Verfahren,
bei welchen man ein Einzelzahnrad-Werkstück an mindestens einer seiner beiden Stirnflächen über eine genau senkrecht zur Werkstückachse stehende Stirnfläche eingespannt entlang seiner Längsachse linear und um diese Achse drehend vorschiebt und von außen mit wenigstens einer ringartig profilierten Walzrolle bearbeitet, die in einem umlaufenden Rollkopf drehbar gelagert ist,
wobei man mit jeder Walzrolle in auf die Zahnteilung und den Werkstückvorschub abgestimmter rascher Folge schlagartige Einzelwalzvorgänge im gleichen und hauptsächlich in Profillängsrichtung verlaufenden Richtungssinne durchführt,
so daß mit der gleichen Walzrolle aufeinanderfolgend geführte Einzelwalzvorgänge auf einer durch den Werkstückvorschub bestimmten schraubenlinienförmigen Zone der Werkstückoberfläche in Umfangsrichtung nebeneinander gesetzt werden,
und in Profillängsrichtung aufeinanderfolgende Einzelwalzvorgänge sich hinsichtlich ihres Angriffs am Werkstück überdeckend geführt werden, dergestalt, daß bei den Einzelwalzvorgängen Werkstoff entlang eines jeweils kleinen Werkstücklängsabschnittes in hauptsächlich radialer Richtung verdrängt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (4) unmittelbar im Bereich der entstehenden Zähne so zwischen den beiden als Preßstempeln (3, 5) ausgebildeten Halteorganen eingespannt wird, daß durch die gleichzeitige Einwirkung des Walzvorganges und der Vorspannkraft zwischen den Preßstempeln (3, 5) und den Stirnseiten der beim Walzen des Werkstücks (4) entstehenden Zähne Druckspannungen entstehen, welche mindestens der Streckgrenze des Werkstück- Werkstoffes entsprechen.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei welcher an einem Maschinengestell Mittel zum Einspannen des Werkstücks zwischen zwei Halterungsteilen, Mittel zum Vorschub des Werkstücks entlang und um seine Längsachse sowie wenigstens ein umlaufend antreibbarer Rollkopf und darin mindestens eine mit ihm planetenartig umlaufend in ihm drehbar gelagerte Walzrolle zur Außenbearbeitung des Werkstücks vorgesehen sind, mit Mitteln zur Abstimmung der Vorschubbewegung des Werkstücks und der Bewegung der Walzrollen, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Einspannen des Werkstückes (4) zwei sich axial gegenüberliegende Preßstempel (3, 5) vorgesehen sind, von denen der eine Preßstempel (5) drehbar und axial verschiebbar antreibbar (13-17) ist, während der andere Preßstempel (3) als Gegenhalter-Preßstempel wenigstens größtenteils durch den antreibenden Preßstempel (5) mitbewegbar ist,
daß die Preßstempel (3, 5) eine der herzustellenden Verzahnungskontur (4′) ähnliche, gleichgeteilte Verzahnungskontur (3′, 5′) aufweisen, deren Außenabmessungen höchstens gleichgroß wie die der herzustellenden Verzahnungskontur (4′) sind und
daß die Preßstempel (3, 5) in Richtung der Verzahnung ausgerichtet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Maschinengestell (35) ein durch Axialvorschubmittel (15, 16, 17) entlang der Werkstückachse (81) bewegbarer Spindelstock (12) beweglich gelagert ist (18, 18′), in dem eine mit dem einen Preßstempel (5) drehfest verbundene Spindel (11) um die Werkstückachse (81) drehbar gelagert ist,
daß an dem Spindelstock (12) ein Drucklager (10) für die Aufnahme von auf den Preßstempel (5) entlang der Werkstückachse (81) einwirkenden Druckkräften vorgesehen ist und
daß der Spindelstock (12) durch Zuganker (19, 19′) mit einem Gegenhalter (20) starr, aber mit diesem bewegbar verbunden ist, welcher Preßmittel (21, 21′, 8) zum Bewegen des anderen Preßstempels (3) entlang der Werkstückachse (81) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Preßstempel (3, 5) in Arbeitsstellung durch einen im einen Preßstempel (3) in einer federnden Führung (40, 41, 42) verschieblich gelagerten Bolzen (43) ausgerichtet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein parallel und koaxial zum einen Preßstempel (3) auf den anderen Preßstempel (5) zu verschieblicher Zentrierring (60) zum Zentrieren des Werkstücks (4) beim Einspannen vorgesehen ist.