DE3632260C2

DE3632260C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von schrägen Verzahnungen durch Kaltumformen

Info

Publication number: DE3632260C2
Application number: DE19863632260
Authority: DE
Inventors: Daniel Deriaz
Original assignee: GROB ERNST FA; Ernst Grob AG
Current assignee: GROB ERNST FA; Ernst Grob AG
Priority date: 1986-02-03
Filing date: 1986-09-23
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2006-09-24
Also published as: CH668726A5; DE3632260A1; JPS62179841A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von schrägen Verzahnungen durch Kaltumformung, wobei ein eingespanntes Werkstück rotiert und gleichzeitig axial be wegt wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und 4.

Aus dem Stand der Technik ist dieses Verfahren mit der entspre chenden Vorrichtung grundsätzlich bekannt, wobei hier das Pro blem gelöst wurde, auch Werkstücke ohne Stirnkanten, Eindrehun gen oder Bunde durch Kaltwalzen zu parallelen Profilen, insbe sondere Zahnprofilen umzuformen (DE 24 39 957 A1). Dieses be kannte Verfahren ist auf die Herstellung von geraden Verzahnun gen beschränkt.

Zum Stand der Technik zählt darüberhinaus eine Walzrolle zum Einsatz beim Kaltwalzen von parallelen Profilen (DE 28 23 040 A1). Es findet eine ringartige Profilrippe Anwendung, welche auf einer Seite einen einstückig damit verbundenen Bund aufweist. Wiederum ist die Anwendung nur auf gerade Verzahnungen be schränkt.

Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung ist demgegenüber die Herstellung von Schrägverzahnungen hoher Präzision durch Kalt umformen, wobei bekannte Herstellungsverfahren bisher einen hohen Zeit- und Kostenaufwand erforderten.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, das eingangs genannte Verfahren so zu gestalten, daß es auch unter Beibehaltung hoher Präzision wirtschaftlich für schräge Verzahnungen einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 4 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü chen.

Erfindungsgemäß wird zur Erzeugung eines symmetrischen Zahnlückenquerschnitts jeweils mit einer ersten Walzenseite einer asym metrischen Walze ein Teil einer ersten Seite einer Zahnlücke während einer Annäherung der Walze an die Werkstückachse geformt und mit einer zweiten Walzenseite der Walze ein Teil einer zwei ten Seite der Zahnlücke während einer darauffolgenden Entfernung der Walze von der Werkstückachse geformt, wobei die zweite Wal zenseite gegenüber dem Zahnlückenquerschnitt zurückgenommen ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die unterschiedliche Ausbildung der Walzenseiten es erlaubt, präzise Schrägverzahnun gen wirtschaftlicher als bisher mit Hilfe eines bekannten Kalt umformverfahrens (Grob-Verfahren) herzustellen.

Der erfindungsgemäße Asymmetriebedarf ist darauf zurückzuführen, daß das von einer Walze beim Werkstückeingriff gebildete Profil nur teilweise innerhalb des Umfangs des Rohlings ausgebildet, also dort eingegraben wird. Der in Umfangsrichtung weiter außen gelegene Profilteil ist außerhalb des Rohlingumfangs hinauswach send.

Erfindungsgemäß wird eine Walze verwendet, deren Profilquer schnitt mindestens auf der zweiten Walzenseite im Zahnkopfbe reich zurückgenommen ist. Vorzugsweise ist die erste Walzenseite gegenüber dem besagten Zahnlückenquerschnitt im Zahnkopfbereich mindestens teilweise vergrößert. Man kann dann auch relativ grobe Verzahnungen bei relativ rascher Werkstückdrehung rasch bearbeiten.

Die zweite Walzenseite ist gegenüber dem Zahnlückenquerschnitt immer zurückgenommen, wobei im Falle des Zurücknehmens beider Walzenseiten die erste Walzenseite weniger zurückgenommen ist als die zweite Walzenseite.

Bei geraden Zähnezahlen greifen, wie dies beim Grob-Verfahren an sich bekannt ist, die Walzen zweier gegenüberliegender Walzköpfe jeweils gleichzeitig auf sich gegenüberliegenden Seiten des Werkstückes, wobei man an sich gleich profilierte, aber gegen gleich angeordnete Walzen verwendet.

Bei ungeraden Zähnezahlen ist allerdings gegenüber dem bekannten Grob-Verfahren ein weiterer erheblicher Unterschied in der deut lichen Verschiedenheit der Walzen zu erblicken.

Die Erfindung ermöglicht es also, bei geringem Aufwand eine den technischen Erfahrungen von Jahrzehnten zuwider laufende große Verbesserung zu erhalten.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeich nungen anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zei gen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung während der Verfahrensdurchführung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines nach der Erfin dung herzustellenden Werkstückes, dem ein spanend herzu stellendes Werkstück gegenübergestellt ist und

Fig. 3 eine vergrößerte Überlagerung des zur Verzahnungslängs richtung vertikalen Zahnlückenschnitts und des Walzen-Profilschnitts.

Die in Fig. 1 wiedergegebene Vorrichtung 1 hat ein Maschinenge stell 2, an welchem zwei Walzköpfe 3 motorisch antreibbar gela gert sind.

Jeder Walzkopf ist in einem Walzkopfschlitten 30 gelagert, wobei er mit diesem Walzkopfschlitten 30 quer zum Werkstück W ver stellbar ist. Zudem ist jeder Walzkopf 3 um eine in der Ver stellrichtung (Doppelpfeil V) verlaufende Achse schwenkbar (quer verlaufender gekrümmter Doppelpfeil), damit die Umlaufbahn der Walzen 31 der Schräge der Verzahnung anpaßbar ist.

In jedem Walzkopf 3 ist eine Walze 31 angeordnet, welche gerade am Werkstück W angreift: Man erkennt, daß das in Pfeilrichtung VA axial bewegte Werkstück vor dem Walzen einen geringeren Durchmesser hat als danach (Grob-Verfahren) (vgl. auch Fig. 2).

Das Werkstück W ist in einer motorisch antreibbaren Zange 5 gehaltert und wird von dieser vorgeschoben, wobei es die Axial bewegung VA und die Rotationsbewegung VR ausführt.

Die Bewegung VA wird von einer durch einen Motor 61 gedrehten Schraubenspindel 6 abgeleitet, welche den Spindelwagen 60 an treibt, in dem die Zange 5 gelagert ist; die Bewegung VA muß mit dem Walzkopfantrieb nicht synchronisiert sein.

Die Rotationsbewegung VR der Zange 5 wird vom Motor 7 über das Getriebe 70 abgeleitet und ist (im gezeichneten Beispiel) durch elektronische Mittel sowohl mit der Rotationsbewegung der Walz köpfe 3 als auch mit der Rotationsbewegung der Schraubenspindel 6 synchronisiert. Die Synchronisation kann aber auch mechanisch erfolgen.

In Fig. 2 erkennt man miteinander fluchtend gezeichnet das Werk stück W, das mit einer im scheibenförmig gezeichneten Walzkopf 3 gelagerten Walze 31 nach der Erfindung spanlos bearbeitet wird. Man erkennt auch ein damit fluchtend gezeichnetes Werkstück WF, das mit einer scheibenförmig gezeichneten Fräse FR spanend be arbeitet wird.

Der Fertigdurchmesser D beider Werkstücke ist gleich.

Der Fertigdurchmesser des durch Fräsen bearbeiteten Werkstücks WF ist gleich seinem Durchmesser vor der Bearbeitung.

Dagegen ist der Rohlings-Durchmesser E des spanlos nach der Erfindung bearbeiteten Werkstücks W kleiner als sein Fertig durchmesser D.

Der Eintrittswinkel A (zwischen der Eintrittsstelle des Fräsers FR in das Werkstück WF und der Stelle der größten Eingriffstiefe des Fräsers FR in das Werkstück WF) ist gleich groß wie der Austrittswinkel A (zwischen der Stelle der größten Eingriffstie fe des Fräsers in das Werkstück WF und der Stelle des Austritts des Fräsers FR aus dem Werkstück WF), weil der Durchmesser D für den Rohling und das fertige Werkstück WF gleich ist.

Dagegen ist der Eintrittswinkel B (zwischen der Stelle des Eingriffs der Walze 31 in das Werkstück W bis zur Stelle der größ ten Eingriffstiefe der Walze 31 in das Werkstück W) kleiner als der Austrittswinkel A (zwischen der Stelle der größten Ein griffstiefe der Walze 31 in das Werkstück W und der Stelle des Austritts der Walze 31 aus dem Werkstück W), weil der Rohlings durchmesser E des Werkstücks W kleiner als sein Fertigdurchmes ser D ist. Auf diesen Unterschieden basiert die theoretische Deutung der Erfindungslehre.

In Fig. 3 ist die Kontur eines zur Zahnungslängsrichtung ver tikalen Zahnlückenschnitts Z und die Kontur des zugehörigen Walzenprofilschnitts WP mit seinen beiden Seiten WP1 und WP2 überlagert gezeichnet. Man erkennt, daß im Zahnkopf die Walzen seite WP1 gegenüber Z vorgewölbt und WP2 gegenüber Z zurückge nommen ist.

Beim Walzen wird nun beim Walzeneintritt in das Werkstück die eine Zahnflanke mit WP2 geformt, während mit WP1 beim Austritt der Walze aus dem Werkstück die andere Zahnflanke geformt wird.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von schrägen Verzahnungen durch Kaltumformen,
wobei ein eingespanntes Werkstück rotiert und gleichzeitig axial bewegt wird,
während man es mit mindestens einer ringförmig profilierten Walze, welche in einem umlaufenden Walzkopf planetenartig umläuft, von außen bearbeitet,
wobei mit jeder Walze in auf den zahnteilungsabhängigen Werkstückvorschub abgestimmter rascher Folge schlagartige Einzelwalzvorgänge im gleichen und längs der Zahnung ver laufenden Richtungssinne in allen Zahnlücken so geführt werden, daß die Einzelwalzvorgänge auf einer durch den Werkstückvorschub bestimmten schraubenlinienförmigen Bahn in den Zahnlücken aneinandergereiht werden und
die in der gleichen Zahnlücke in Zahnungslängsrichtung auf einanderfolgenden Einzelwalzvorgänge hinsichtlich ihres An griffs am Werkstück sich überdeckend durchgeführt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß man zur Erzeugung eines symmetrischen Zahnlückenquer schnitts (Z) jeweils mit einer ersten Walzenseite (WP1) einer asymmetrischen Walze (31) einen Teil einer ersten Seite einer Zahnlücke während einer Annäherung der Walze (31) an die Werkstückachse formt
und mit einer zweiten Walzenseite (WP2) der Walze (31) ei nen Teil einer zweiten Seite der Zahnlücke während einer darauffolgenden Entfernung der Walze (31) von der Werk stückachse formt,
wobei die zweite Walzenseite (WP2) gegenüber dem Zahnlückenquerschnitt (Z) zurückgenommen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, zur Herstellung von schrägen Verzahnungen mit gerader Zäh nezahl, bei welchem jeweils zwei Walzen gleichzeitig am Werkstück angreifen, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück in Abhängigkeit von der Schrägstellung der Zähne zur Werkstückachse mittels gegengleich angeord neter, aber grundsätzlich gleicher, asymmetrischer Walzen (31) bearbeitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, zur Herstellung von schrägen Verzahnungen mit ungerader Zähnezahl, bei welchem jeweils zwei Walzen gleichzeitig am Werkstück angreifen, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mittels zweier ungleicher, asymmetrischer Walzen (31) mit Versatz zur Werkstückachse bearbeitet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
mit einem Maschinengestell,
an welchem mindestens ein umlaufend antreibbarer Walzkopf in verschiedenen, der Schrägstellung der Zähne zur Werk stückachse anpaßbaren Schwenklagen feststellbar und darin mindestens eine drehbar gelagerte, zwei Walzenseiten auf weisende, ringförmig profilierte Walze vorgesehen ist und eine zum Werkstückvorschub längs und umlaufend antreibbare Werkstückhalterung sowie eine Synchronisiervorrichtung zum Synchronisieren des Werkstückvorschubs mit dem Walzkopfan trieb aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mindestens eine Walze (31) einen asymmetrischen Walzenprofilschnitt (WP) aufweist, wobei mindestens die zweite Walzenseite (WP2) gegenüber dem Zahnlückenquer schnitt (Z) im Zahnkopfbereich zurückgenommen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Walzenseite (WP1) weniger als die zweite Wal zenseite (WP2) gegenüber dem Zahnlückenquerschnitt (Z) zu rückgenommen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Walzenseite (WP1) gegenüber dem Zahnlückenquerschnitt (Z) im Zahnkopfbereich wenigstens teilweise vergrößert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, zum Herstellen von schrägen Verzahnungen mit gerader Zähne zahl, mit zwei sich gegenüberliegend angeordneten, an triebssynchronisierten Walzenköpfen, in denen mindestens je eine Walze gelagert ist, wobei jeweils je eine Walze jedes Walzkopfes gleichzeitig mit einer Walze des anderen Walz kopfes zum Werkstückeingriff gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Walzen (31) gleich asymmetrisch ausgebildet und gegengleich in den Walzköpfen (3) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, zum Herstellen von schrägen Verzahnungen mit ungerader Zäh nezahl, mit zwei sich gegenüberliegend angeordneten, an triebssynchronisierten Walzköpfen, in denen mindestens je eine Walze gelagert ist, wobei jeweils eine Walze eines Walzkopfes gleichzeitig mit einer Walze des anderen Walz kopfes zum Werkstückeingriff gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Walzen (31) ungleich asymmetrisch ausgebil det sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenprofilschnitt (WP) der Walze (31) in jenem Be reich, welcher den Fußkreisbereich der Zahnung formt, dem zahnlückenquerschnitt (Z) entspricht.