DE3247565A1

DE3247565A1 - Verfahren und vorrichtung zum ausgleichen der aufgrund von waermebehandlung entstehenden axialen verformung von schraubenschaeften

Info

Publication number: DE3247565A1
Application number: DE19823247565
Authority: DE
Inventors: Fumikazu Iwata Shizuoka Goto; Morihisa Hamamatsu Shizuoka Yoshioka
Original assignee: NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1981-12-29
Filing date: 1982-12-22
Publication date: 1983-09-01
Also published as: US4459164A; JPS58118363A; JPH0135226B2; FR2518909A1; FR2518909B1; IT8249743A0; DE3247565C2; IT1149183B; GB2112421B; GB2112421A

Description

^ Patentanwälte

D'pl.-lng. E. Eder Olpl.-ing. K. Schioschto

3 München 40, Ellsabeihotraße 34

NTN Toy ο Bearing Company, Ltd« Osaka / Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Ausgleichen der aufgrund von Wärmebehandlung entstehenden axialen Verformung von

Schraubenschäften

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausgleichen der aufgrund von Wärmebehandlung entstehenden axialen Verformung von Schraubenschäften, wobei der durch Phasentransformation, Strukturänderung, innere Spannung, äußere Beanspruchung und dergl. während der Härtung des Schaftes ent-'standene Steigungsfehler eines Schraubenschaftes während des Hartungsverfahrens korrigiert wird.

Ein Schraubenschaft, bei dem eine vorbestimmte Härte und exakte Große notwendig ist, z.B. bei einer Spezialschraube in Form einer Aufgabeschnecke, welche bei Meßvorrichtungen und Werkzeugmaschinen verwendet wird, bildet ein Walzpaar ähnlich dem bei einem kreisförmigen Kontaktkugellager« Seine Lauffläche wird durch unterschiedliche Wärmebehandlung feinbearbeitet (Einsatzhärten, Hochfrequenzhärten sowie weitere Härtebehandlungen und Abschrecken) nachdem eineSchraubennut vorbestimmter Genauigkeit auf einer Drehbank gefertigt worden ist, so daß die Rollzeit erhöht und der Reibungswiderstand verringert werden kann. Danach wird die Schraube sehr genau feingeschliffen, d.h.

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mit einem einzigen Steigungsfehler von 3 ti oder weniger und einem sich steigernden Steigungsfehler von 2O#/3OOmm.

Im allgemeinen unterliegen Metalle während der Wärmebehandlung der Phasentransformation sowie strukturellen Veränderungen, wodurch in Verbindung mit äußerer Beanspruchung und Temperaturbelastung im Material aufgrund von Erwärmung und Abkühlung Veränderungen in Größe und Form auftreten. Das Ausmaß dieser Veränderungen variiert mit der Zusammensetzung des Materials, dem Verlauf und den Bedingungen der Wärmebehandlung. Bei einem Schraubenschaft tritt eine derartige Veränderung als Steigungsfehler auf, was wiederum den nachfolgenden Schleifvorgang bewirkt .

Genauer gesagt: Beim SchleifVorgang wird der Schraubenschaft bedingt durch die Schleifscheibe und in Synchronisation mit dem Drehantrieb zugeführt. Zieht sich der Schaft jedoch in Längsrichtung infolge der Wärmebehandlung zurück, wird üie mit durch Gewährung eines angenommenen Ausmaßes axialer Verformung vorbestimmten Genauigkeit gebildete Steigung der Schraubennut aufgrund von Wärmebehandlung ungenau und entspricht somit nicht der durch die Schleifbedingungen vorbestimmten Schleifsteigung. Daraus folgt, daß nur eine Seite der Arbeitsfläche der Schleifscheibe tief in die Gewindeflanke einschneidet, was leicht zu übermäßigem Verschleiß der Schleifscheibe führen kann, während die andere Seite die Flanke nicht genügend schleift. Dies wiederum führt zu einem verbleibenden unge-'schnittenen Bereich. Übermäßiger Verschleiß der Schleifscheibe macht eine genaue Bearbeitung unmöglich, da die Form der Schleifscheibe auf der Flanke nachgebildet werden sollte.

Nun ist der von der Wärmebehandlung herrührende Steigungsfehler während der Härtung größer als während des Ausglühens und seine Veränderung ist während des Ausglühens verhältnismäßig gering. Das Ausmaß der axialen Verformung, d.h. die axiale Expansion bzw. Kontraktion, ist während des Ausglühens ebenfalls verhältnismäßig stabilisiert; während des Härtens variiert dies Ausmaß Jedoch erheblich infolge von feinen Veränderungen der Härtebedingungen. Man hat festgestellt, daß die Tendenz der axialen Verformung nicht fesgesetzt ist. Aus diesem Grund kann der während des Ausglühens auftretende Steigungsfehler toleriert und

behandelt werden.

So ist es z.B. möglich, für einen während des Ausglühens erzielten Steigungsfehler der Vorbereitungsstufe einen größeren bzw. kleineren Steigungswert für die auf einer Drehbank in einen Schraubenschaft einzuschneidenden Gewinde zu übertragen, so daß sichergestellt ist, daß nach beendetem Ausglühen die vorbestimmte Steigung erzielt wird.

Der während des Härtens auftretende Steigungsfehler kann je*· doch durch das vorstehend beschriebene Verfahren nicht in zufriedenstellender Weise behandelt werden. Aus diesem Grund ist es bei der Herstellung von Schrauben, wie z„B«, den vorgenannten Spezialschrauben, welche eine vorbestimmte Härte und genaue Größe aufweisen müssen, üblich geworden, strenge Värmebehandlungsbedingungen festzusetzen, bei denen weniger Größenve !"-änderungen während der Härtung auftreten, bzw«, ein größeres Ouhleifspiel für den Schleifvorgang zu schaffen oder häufiges Nachformen (Abdrehung bzw. Nachbearbeitung) der Schleifscheibe zn bewirken, so daß die vorbestimmte Gewindegenauigkeit sichergestellt ist.

Durch diese Maßnahmen verringert sich jedoch die Effektivität bei der Herstellung von Schraubenschäften.

Die Erfindung betrifft die vorstehend beschriebenen Herstellungsschritte und -erfordernisse und soll aufgabengemäß die damit verbundenen herkömmlichen Schwierigkeiten ausräumen»

Zu diesem Zweck soll der während der Härtebehandlung entstehende Steigungsfehler durch Verdrehen eines Schraubenschaftes kompensiert werden, so daß er eine permanente Drehverformung entsprechend dem zu korrigierenden Steigungsfehler aufweist» Es ist dabei darauf zu achten, daß die Verdrehung eines Schraubenschaftes eine Vendelveränderung im Gewinde bewirkt sowie eine zusätzliche Veränderung der Gewindesteigung. Dies beruht auf der Eigenschaft von Metallen, daß im Verlauf der Härtebehandlung, d.h. während und nach Beendigung der Erhitzung auf eine durch das Metall festgesetzte,erhöhte Temperatur und während der Abkühlung von dieser Temperatur, das Material sich vorzugsweise plastisch verformt (in diesem Fall permanente Dreh-

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verformung).

In anderen Worten: Angesichts der Metalleigenschaft, daß "bei einer gewissen Temperatur ein Metall seine Elastizitätsgrenze erhöht und sich dehnt "bzw. plastische Verformungen zeigt einschließlich der sogenannten erhöhten Plastitzität, verwendet die vorliegende Erfindung die Eigenschaft von Stahl, daß er plastische Verformungen während des Härtevorganges zeigt.

Somit wird erfindungsgemäß während der Phasentransfcrmation während oder nach dem Erhitzen auf eine erhöhte Temperatur für die Härtung bzw. Abkühlung von dieser Temperatur der Schraubenschaft mit einem Ausmaß entsprechend dem während des Härtens erzeugten Steigungsfehlers verdreht, so daß der Schraubenschaft eine permanente Drehverformung erfährt, wodurch die axiale Verformung infolge der Härtung ausgeglichen wird.

Erfindungsgemäß ist es möglich, das nach der Wärmebehandlung folgende Schleifspiel zu verringern, so daß die für den Schleifvorgang benötigte Zeit verkürzt werden kann, weil der relativ große während der Härtung erzielte Steigungsfehler des Schraubenschaftes leicht und genau korrigiert werden kann.

Da diese Korrektur während des Härtens erfolgt, wird die Produktivität nicht verringert und das Drehmoment wird für das Drehen des Schaftes auf einen geringen Wert eingestellt.

Da es darüberhinaus bei der Korrektur des Ausmaßes der axialen Verformung notwendig ist, den Schraubenschaft ohne Zienen oder Zusammendrücken nur zu drehen, iat die Gefahr des Verziehens nicht gegeben. Da das Ende des Schaftes nur um einen Winkel entsprechend dem Korrekturausmaß der axialen Verformung gedreht wird, kann eine einheitliche Korrektur über die Gesamtlänge des Schraubenschaftes durchgeführt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 und 3 zu korrigierende Schraubenschäfte,- wobei

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an beiden Seiten der Mittellinie der Zustand vor und nach der Verformung gezeigt ist;

Fig. 2 und 4- Endansichten der Schraubenschäfte nach Pig»

1 und 3;

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Relation

zwischen dem Verformungsausmaß pro Steigung der Schaftgewinde und den Antriebsbedingungen für die Belastung des Schraubenschaftes;

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum

Korrigieren durch vorheriges Aufbringen eines Moments auf den Schraubenschaft, wobei ein Drehwinkel entsprechend eines Soll-Korrektur aus maß es erzeugt wird;

Fig. 8 eine graphische Darstellung des ansteigenden,

repräsentativen Steigungsfehlers eines gehärteten, nicht erfindungsgemäß korrigierten,

' ' Teststückes, wobei die Angaben in den Hammern

sich auf angewendete Schraubdrehmomente beziehen; und

Fig. 9 eine graphische Darstellung des ansteigenden,

repräsentativen Steigungsfehlere eines erfindungsgemäß korrigierten, gehärteten Teststückes.

Fig. 1 und 3 zeigen den Zustand eines Schraubenschaftes 4 vor und nach der Wärmebehandlung. Genauer gesagt: Sie zeigen, daß der wirksame Gewindebereich 3 des Schaftes 4 eine axiale Expansion "bzw. Kontraktion Α_Λ ₍ /\ erzeugt, was vom thermischen Verlauf (Abschreckung) walirend des Härtens abhängt, wodurch die Bezugs-

länge Lq des effektiven Gewindebereiches auf L,,, I^ geändert wird. Das heißt, es ist durch &_4% £± ein ansteigender Steigungsfehler erzeugt worden. /\*_t ^₂ wird nachstehend als Verformungsausmaß "bezeichnet.

Erfindungsgemäß wird im Laufe der Erhitzung des Schraubenschaftes 4 auf eine erhöhte Temperatur für die Härtung, seiner Aussetzung dieser Temperatur und seiner Abkühlung das an einer Meßstelle A^,, A2 angeschlossene Schaftende 1 befestigt, so daß eine Verdrehung des Schaftes verhindert werden kann; danach wird das an eine Meßlehre C,., Cp angeschlossene Schaftende 2 gedreht. Daraufhin wird im effektiven Gewindebereich 3 entlang des Umfanges einer zur Achse des Schraubenschaftes 4- senkrechten Ebene eine gleichmäßige plastische Verformung erzielt, so daß eineeine Steigungsfehler des effektiven Gewindebereiches 3 einheitlich korrigiert werden können. Der ansteigende Steigungsfehler des effektiven Gewindebereiches 3 kann leicht und genau korrigiert werden, indem das Schaftende einen Drehwinkel erhält, welcher die plastische Verformung der Stelle Cj, Q>2 zu einer Stelle C^¹, C2' entlang des Umfanges einer zur Achse des Schaftes senkrechten Ebene bewirkt, d.h. um einen Drehwinkel 0/1 Q, entsprechend &_ή j\ , wie in Fig. 2 und 4- dargestellt.

Fig. 5 zeigt eine Hochfrequenzhärtevorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird. Dabei wird der Schraubenschaft 4· an seinen Enden 5 und 6 von einer Antriebs spannvorrichtung 7 und einer Bremsspannvorrichtung 8 getragen, wobei die Antriebsspannvorrichtung 7 mit verringerter Geschwindigkeit durch einen Getriebemotor 9 angetrieben wird.

Eine Kupplung 10 und eine Drehmomentan ze ige 11 sind zwischen der Ausgangswelle des Getriebemotors 9 und der Spannvorrichtung 7 angeordnet. Eine Bremsvorrichtung 12 für die Bremsung der ^Drehbewegung der Spannvorrichtung 8 weist einen Bremsmotor für die Änderung des Bremsdrehmoments gemäß dem erzeugten Stromwert auf, so daß das Schraubdrehmoment im Schraubenschaft 4 eingestellt werden kann.

Ferner sind Lagervorrichtungen 13 und 14- für die Spannvorrichtungen 7 und 8 vorgesehen.

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Der Getriebemotor 9 und die Lagervorrichtung 13 sind an dem Grundrahmen 15 eier Härtevorrichtung befastigt, während dia Lagervorrichtung 14 und die Bremsvorrichtung 12 von einem (nicht dargestellten) Schlitten auf dem Rahmen 15 getragen werden, welcher gemäß der Expansion bzw. Kontraktion des Schraubenschaftes 4 axial verschiebbar ist·

Wenn darüberhinaus die Spannvorrichtung 8 um den Schraubenschaft 4 befestigt und axial verschiebbar ist, können das Lager 14 und die Bremse 12 an dem Rahmen 15 befestigt sein«

Eine Meßvorrichtung 16 für die MikroverSchiebung ist an ge«, eigneter Stelle an dem Rahmen 15 angeordnet, berührt das Snd© des Schaftes 4 direkt oder indirekt durch die Bremse 12 und dient der Messung des Expansions- bzw. Kontralstionsauaaaßea des Schaftes 4. Es kann sich dabei um eine Meßuhr od#r einen Differentialtransformator handeln.

Vom unteren Bereich einer in axialer Richtung des Schraubenschaftes 4 verschiebbar angeordneten Hochfrequ©^heilvorrichtung 17 ragen eine Hochfrequenzheizspule 18, welche den Gewindebereich 4a des durch die.Spannvorrichtungen 7 und 8 getragenen Schraubenschaftes 4 umgibt und eine daneben angeordnete ringförmige Sprühvorrichtung 19 weg.

Eine Schlittenführung 20 ist für die am Rahmen 21 befestigte Hochfrequente!^vorrichtung 17 vorgesehen. Eia© VopeohuT spindel 22 ist mit der Hochfrequenzheizvorrichtung 17 verbunden} "in Antriebsmotor 25 dient dem Antrieb der Vorschubspindel üüer miteinander kämmende Zahnräder 24 und 25; eine jswisohe» üem Antriebsmotor 23 und dem Zahnrad 24 angeordnete ToKlohtung 26 zur atufeinlösen Geschwindigkeitsänderung ermöglicht die Einstellung der Vorschubspindel der Hochfrequenahei»vorrichtung 17 auf jeden gewünschten Wert«

Ein Detektor 28 mißt die Temperatur des Sehraubenschaftes 4 kurg vor dem Erhitzen und sofort nach dem Fassieren der ringförmigen Sprühvorrichtung.

Nachstehend nun die Beschreibung des für die Korrektur dos Ver«

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formungsaus maß es ^A 4" ^. des Schraubenschaftes 4- unter Verwendung der Hochfrequenzheizvorrichtung benötigten Drehmoments T und des Umfangsdrehwinkels pro Axialbezugslängeneinheit (z.B. 300 mm) pro Zeiteinheit.

Es ist festgestellt worden, daß im Gegensatz zum Verdrehen von Schraubenschäften unterschiedlichen Stahls und unterschiedlicher Größe bei Schäften aus gleichem Stahl und mit gleicher Größe eine einheitliche Relation zwischen dem Verformungsausmaß Δί,Δ^ und den Drehantriebsbedingungen zur Belastung der Schraubenschäfte, wie in Fig. 6 gezeigt, besteht. Genauer gesagt: Es ist festgestellt worden, daß unter der gleichen Härtebedingung ein konstantes Proportionalitätsverhältnis zwischen dem Verformungsausmaß pro Gewindebehandlung der Schäfte besteht, d.h. der Steigung der Schaftgewinde nach der Härtung, und dem Schraubdrehmoment T für die Belastung des Schaftes während des Härtens. Ferner hat man fesgestellt, daß bei Veränderun der Härtebedingungen unter dem gleichen Drehmoment T der durch Teilung des Umfangs drehwinkels pro Axialbezugslängeneinheit (Z.B. 300mm) durch die für die Härtung der Bezugslänge benötige Zeit erzielte Quotient, d.h. den Winkel φ der Umfangs drehung pro Axialbezugslängeneineheit (z.B. 300 mm) in Zeiteinheit - Spannungsrate bei der Verdrehung - sich erhöht (WA=2VC) (obwohl er die gleiche Größenordnung aufweist), und zwar unter Erhöhung der Heizbedingung der Härtebedingungen WA, WB, WG nach Fig. 6, wo die Leistung der. Hochfrequenzheizvorrichtung und der Zufuhrgeschwindigkeit ,der. Heizspule verändert werden, während die Länge des Heizbereiches konstant gehalten wird.

Somit können mit bestimmten ausgewählten Härtebedingungen, wenn das Verformungsausmaß pro Steigung & aus der während der Härtebehandlung entstandenen Verformungsmenge Δ*,Δ₂ des Schraubenschaftes 4- berechnet wird, einheitlich die geeigneten Drehantriebsbedingungen des Schaftes 4- für die Korrektur des Verformungsausmaßes pro Steigung £ unter einer bestimmten Wärmebehandlungsbedingung aus den Bedingungen WA, WB, WC nach Fig. 6 bestimmt werden, d.h. das Drehmoment T aus bestimmten Wärmebehandlungsbedingungen.

Bei der Korrektur der Verformungsmenge Δ,,, Δ₂ auf der Grundlage des im Hinblick auf Schraubenschäfte unterschiedlichen Stahls

und unterschiedlicher Größe bestimmten Schraubdrehmoments gibt es zwei Möglichkeiten:

Den Fall I, bei dem das Soll-Korrekturausmaß durch Experimente, die unter den gleichen Wärmebehandlungsbedingungen unter Verwendung von Schraubenschäften gleichen Stahls und gleicher Größe durchgeführt worden sind, vorab gefunden wird. Dabei erzeugt ein Schraubdrehmoment T einen entsprechenden Torsionswinkel 0_{O 7} Q_aund wird auf den Schraubenschaft übertragen.

Im Pall II wird die Expansion bzw. Kontraktion des Schraubenschaftes 4- augenblicklich angezeigt. Hier erfolgen währenddes Härtens das Erhitzen und Abkühlen des Gewindebereiches nacheinander und die Expansion und Kontraktion werden wiederholt, d.h. das Aufbringen des Schraubdrehmoments erfolgt in.dem.Zustand, wo die thermische Expansion, die thermische Kontraktion, die Übertragungsexpansion und -kontraktion ihren normalen Zustand erreicht haben (z.B. bei jeder BehandlungsZeiteinheit bzw. Steigungseinheit).

Das Drehmoment T, welches aus dieser Menge berechnet worden ist, wird sofort undjedes Mal an den Schaft 4- abgegeben, wodurch augenblicklich die notwendige Rückführung für die Korrektur erfolgt.

(I) Fig. 7 beschreibt den Korrekturvorgang, der in dem Fall durchzuführen ist, wenn der Schraubenschaft 4- vorab das den Torsionswinkel ^_n @entsprechend des Soll-Korrekturausmaßes erzeugende Antriebsdrehmoment T erhält.

In diesem Fall werden in vorbereitenden Experimenten die sich gegenüberliegenden Enden 5» 6 des Schraubenschaftes 4- durch die Brems- und Antriebsspannvorrichtungen 8_S 7 gehalten. Der Schaft 4· wird kontinuierlich entlang seiner Länge vom Schaftende 5 bis zum Schaftende 6 ohne Belastung durch das Antriebsmoment T gehärtet. Genauer gesagt: Die Oberflächenhärtung erfolgt, während die Hochfrequenzheizvorrichtung 17 axial am Schraubenschaft 4-entlangläuft, ohne ein Schraubdrehmoment T abzugeben, indem nacheinander der Gewindebereich 4-a durch die Hochfrequenzspule 18 auf eine erhöhte Temperatur gebracht und dann ein Kühlmittel, wie Z..B. Kühlwasser, durch die Sprühvorrichtung 19 gesprüht wird*

Währenddessen bewegen sich die Spannvorrichtung 8 und die Bremsvorrichtung 12 in axialer Richtung gemäß der Expansion bzw. Kontraktion des Schaftes 4. Zusätzlich wird das Schaftende 6 in axialer Richtung bewegt, sofern die Spannvorrichtung 8 den Schraubenschaft 4 während seiner Axialbewegung greifen kann.

Danach wird das Verformungsausmaß Δ< , /\, im Hinblick auf die Bezugslänge L_Q des Schaftes 4 auf der Basis der Verschiebung der Bremse 16 gemessen, die nach vollendeter Härtung erstellt worden ist.

Die Verformungsmenge pro Steigung ζ wird auf der Basis der gemessenen Verformungsmenge Δ_Λ > A₂^ berechnet. Der geeignete Drehantrieb (d.h. das Schraubmoment T) zur Korrektur der Verformungsmenge pro Steigung <f wird von dem Verhältnis nach Fig. 6 bestimmt und in einem Rechner 27 gespeichert, welcher den Getriebemotor 9 und die Bremse 12 unter der vorstehend bestimmten Drehantriebsbedingung antreibt und es wird eine Hochfrequenzhärtung durchgeführt, während der Schraubenscnaft 4 während der Massenproduktion mit dem Schraubdrehmoment T belastet wird.

Ferner wird das tatsächliche an den Schraubenschaft 4 während der Massenproduktion angelegte Schraubdrehmoment T durch die Drehmomentanζeige 11 gemessen. Der Rechner 27 zieht einen Vergleich zwischen diesem Drehmoment T und dem Drehantriebsmoment -T, welches durch den Drehantriebszustand eingestellt worden ist, und führt das Rechenergebnis zur Bremsvorrichtung 12 zurück, so daß die Bremskraft eingestellt werden kann, um die Belastung des Schraubenschaftes 4 mit dem Drehantriebsmoment T sicherzustellen.

Das Ergebnis dieser Korrektur wird nachstehend anhand von Fig. beschrieben:

Die horizontale Achse zeigt die Entfernung vom festen Ende des Schraubenschaftes; die vertikale Achse zeigt den ansteigenden repräsentativen Steigungsfehler an. Das Teststück ist ein Schraubenschaft mit einem Durchmesser von 34 mm, einer Ganghöhe von 8 mm und 36 Gewindegängen.

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Wie aus Fig. 9 ersichtlich, kann ein Schraubenschaft mit einem ansteigenden repräsentativen Steigungsfehler von ca. -0,07 mm zum Zeitpunkt der vorbereitenden Bearbeitung auf der Drehbank korrigiert werden, so daß er um ca.-0,01 mm durch die erfindungsgemäße Korrekturmethode verändert werden kann. Darüberhinaus kann selbst ein Schaft mit ca. -0,39 mm zum Zeitpunkt der vorbereitenden Bearbeitung auf der Drehbank korrigiert werden, indem ein Schraubdrehmoment von 30 mkg nach dem erfindungsgemäßen Verfahren angelegt wird.

Fig. 8 zeigt einen Steigungsfehler beim Härten unter der gleichen Bedingung, jedoch ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Korrekturverfahrens. Wie ersichtlich, erzeugt der Schaft mit einem ansteigenden repräsentativen Steigungsfehler von ca. -0,04- mm zum Zeitpunkt der vorbereitenden Bearbeitung auf der Drehbank ein zusätzliches Ausmaß von ca. 0,025 mm (vorausgesetzt, -3er letzte ansteigende repräsentative Steigungsfehler beträgt ca. -0,065 mm).

(II) Nachstehend die Beschreibung des Korrekturvorganges dm normalen Zustand der wandernden Härtung, wo die Erhitzung und die Abkühlung des Gewindebereiches 4a gleichzeitig durchgefühx· t wird. Jedes Mal, wenn das Verformungsausmaß des Schraubenschaftes augenblicklich angezeigt wird (d.h. bei jeder BehandlungsZeiteinheit bzw. Steigungseinheit), wird das korrigierende Antriebsmoment T sofort zum Schaft zurückgeleitet«, Im normalen Zustand 'expandiert der Schraubenschaft 4 teilweise dort (volumetrische Expansion aufgrund von Phasentransformation), wo er durch die Hochfrequenzspule 18 erhitzt worden ist und zieht sich teilweise zusammen, wo er durch das Kühlwasser aus der ringförmigen Sprühvorrichtung 19 gekühlt worden ist«,

Zur gleichen Zeit, in der der momentan passierende Gewindebereich 4a gehärtet wird, wird das Ausmaß der Verformung des Gewindebereiches 4a, welches pro BehandlungsZeiteinheit bzw«, Steigungseinheit erzeugt worden ist, durch die Meßvorrichtung für die MikroVerschiebung gemessen; die latente Wärme im Schraubenschaft wird unmittelbar nach Passieren der Sprühvorrichtung durch den Detektor 28 gemessen.

Das Verformungsausmaß wird somit in den Raumtemperaturwert um-

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gewandelt. Der umgewandelte Wert wird zurückgeführt, wodurch eine Korrektur im später zu härtenden Bereich des Gewindes sofort und Jedes Mal erfolgt.

Während vorstehende Ausfuhrungsform den ansteigenden Steigungsfehler während der Härtung auf Null bringen soll, wenn der ansteigende während des Ausglühens erzeugte Steigungsfehler quantitativ erfaßt werden kann, kann dieser auf einen Steigungsfehler korrigiert werden, wobei dieses Ausmaß berücksichtigt wird.

Obwohl sich die Beschreibung auf eine Korrektur der Verformung einer Schraube mit engen Gewindegängen unter Verwendung einer Hochfrequenzhärtevorrichtung bezieht, kann der Schraubenschaft auch eine Kugelschraube oder eine hydrostatische Schraube mit speziellem, z.B. rechteckigem Gewinde sein. Darüber hinaus kann die Härtevorrichtung,sofern sie den Schraubenschaft währerri. des Erhitzens dreht, entweder ein Einsatz- oder ein Kanalofen «ein.

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f-r.c

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Claims

Patentanwälte DSpt.-lng. E. Eder j.-Ing. K. Schleschk« ■8 München«, Ellsabetlutraße34 NTF Toy ο Bearing Company, Ltd. Osaka / Japan Verfahren und Vorrichtung zum Ausgleichen der aufgrund von Wärmebehandlung entstehenden axialen Verformung von Schraubenschäften Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ausgleichen der aufgrund von Wärmebehandlung während des Härtevorganges entstehenden axialen Verformung von Schraubenschäften, dadurch gekennzeichnet, daß eine permanente Verformung im Schraubenschaft durcn Verdrehen des Schaftes um einen Torsionswinkel entsprechend des Steigungswinkels im Schraubenschaft zur Korrektur des Steigungswinkels aufgrund der Härtung erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenschaft um einen Torsionswinkel entsprechend eines Soll-Korrekturausmaßes verdreht wird«, welches experimentell unter den gleichen Wärmebehandlungsbedingungen unter Verwendung von Schraubenschäften gleichen Stahls und gleicher Größe erzielt worden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verformung des Schraubenschaftes aufgrund der nacheinander erfolgenden Erhitzung und Abkühlung in Intervallen von BehandlungsZeiteinheiten bzw. Steigungseinheiten ange-

zeigt wird und daß der Schraub en schaft Jedes Mal um einen entsprechenden Torsionswinkel verdreht wird.

4. Vorrichtung zum Ausgleichen der aufgrund von Wärmebehandlung entstehenden axialen Verformung von Schraubenschäften, gekennzeichnet durch Antriebs- und Bremsspannvorrichtungen (7, 8), welche zwischen sich den Schraubenschaft (4) halten, wobei die Antriebsspannvorrichtung (7) stationär ist und wobei die Bremsspannvorrichtung (8) die axiale Verformung des Schraubenschaftes (4-) ermöglicht, mit Lagervörrichtungen (13» Ή) zur drehbaren Unterstützung der beiden Spannvorrichtungen (7ϊ 8), einer Antriebsvorrichtung (9) zum Drehen der Antriebsspannvorrichtung (7), einer Bremsvorrichtung (12) zum Bremsen der Bremsspannvorrichtung (8) gegen Rotation, einem Drehmomentanzeiger zum Messen des Schraubdrehmoments im Schraubenschaft, und mit einem Rechner (27) zum Vergleichen eines auf den Schraubenschaft für die Korrektur seiner axialen Verformung anzulegenden Schraubdrehmoments (T) mit dem Schraubdrehmoment des Schaftes, um so die Bremsvorrichtung (12) nach den Vergleichsergebnissen einzustellen.

Patent Dipl.-

Dipl.-Ing. ^j)

8 Mönchen 40, EllsabethsiraQtS4