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Verfahren und Vorrichtung zum selbsttätigen verzugsfreien Härten von
Zahnrädern Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung des durch Patent 564
328 geschützten Verfahrens zum selbsttätigen verzugsfreien Härten von Zahnrädern
dar, wobei die Zahnräder mittels Matrizen unter Druck im Raum festgehalten «>erden
und die Härte- bzw. Abkühlflüssigkeit durch in den Matrizen vorgesehene Aussparungen
auf das Härtegut geführt wird.
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Nach diesem Patent ist vorgesehen, daß die das Härtegut mit regelbarem
Druck festhaltenden Matrizen der Form und der Oberfläche der Zahnräder so angepaßt
sind, daß jeweils die Zahnlücken des zu härtenden Zahnrades mit den Aussparungen
in den Matrizen Zwangsführungen für das in an sich bekannter Weise rückgekühlte
-und gereinigte Härteöl bilden, durch die der mit großer Geschwindigkeit im Kreislauf
zu- und abgeführte Ölstrom entweder radial von innen nach außen !oder umgekehrt
gleichmäßig strömen muß.
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Um nun die Gleichmäßigkeit der Härtung noch weiter zu verbessern und
die Härtung noch verzugsfreier durchzuführen, wird gemäß der vorliegenden Zusatzerfindung
das .auf. Härtetemperatur erhitzte Zahnrad zunächst durch Überfluten mit Öl vorgekühlt,
sodann in der Paßforin unter regelbarem Druck festgehalten und dabei durch weiteres
Umspülen mit Öl vollständig abgekühlt; d. h.. der nach dem Hauptpatent vorgesehenen
ersten Verfahrensstufe, nämlich dem Festspannen des Zahnrades in einer Paßform,
wird eine neue Verfahrensstufe vorgeschaltet, in welcher das Zahnrad vorgekühlt
wird. Auf diese Weise wird der Betrag, um. welchen sich das abkühlende Härtegut
unter Druck zusammenzieht, wesentlich vermindert, was sich in der Güte der Härtung
günstig auswirkt.
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In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausübung des neuen Verfahrens
in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. i die Seitenansicht
einer Härtevorrich; tung mit der Steuervorrichtung für die Ölströme. Die Steuervorrichtung
ist dabei der besseren Anschaulichkeit halber in einem größeren Maßstabe dargestellt
als die Maschine, Fig.2 und 3 die Steuervorrichtung nach Fig. i in mehreren anderen
Arbeitsstellungen. In Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel des Hauptpatents
weist die dargestellte Härtevorrichtung ein als Behälter für die ölkühlflüssigkeit
ausgebildetes Bett 5 auf. Darauf ist ein als Preßstromverteiler ausgebildeter Tisch
4 mit einer Untermatrize 2 für das .Zahnrad, beispielsweise ein Kegelrad i, angebracht.
Um eine bessere Zuleitung des
Kühlmittels zu ermöglichen, ist die
Oberfläche der Untermatrize mit Kanälen und Nuten versehen. Die Bohrung des Kegelrades
wird von einem mehrteiligen Zentrierstück r2--. ausgefüllt.
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Die Obermatrize 3, die von oben auf das Zahnrad drückt, sitzt an einem
Kolben-2o., der in Fig. r in Hochstellung gezeichnet, in einem Druckzylinder 19
geführt wird. Indem Kolben 2o sitzt ein zweiter, in der Darstellung nicht sichtbarer
Kolben von kleinerem Querschnitt, der mit seinem kegelförmig auslaufenden Schaft
22 in das Zentrierstück 12 eindringt und dieses gegen die Bohrung des Werkstückes
preßt.
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Zum Betrieb der Härtevorrichtung körnen nach der im Hauptpatent vorgesehenen.
Weise unter verschieden hohen Drücken stehende Ölströme verwendet werden, nämlich
eint Hochdruckstrom zur Betätigtuig der Preßvorrichtung und ein Niederdruckstrom
fürden Umlauf des Kühlöles. Es ist aber auch möglich, die Härtevorrichtung mit nur
einem einzigen ölstriorn zu betreiben. Dadurch wird eine bauliche Vereinfachung
erzielt. Von dieser Möglichkeit ist in dem dargestellten Beispiel Gebrauch gemacht.
Die @erfiorderlichen Drücke werden den einzelnen Zweigen der Leitung mittels Drosselventilen
6o erteilt.
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Der Ölstrom tritt durch die Leitung 4o in das Steuergehäuse 4 r ein.
Von diesem führt eine Rohrleitung 42 in den oberen und eine Rohrleitung 43 in den
unteren Zylinderraum des Preßkolbens 2o. Ferner wird von dem Steuergehäuse 4. r
eine Rohrleitung 44 für den Ölkühlstnom und eine Leitung q:5 für den Abfluß abgezweigt.
Die Leitung für den Ölkühlstriom ist wieder unterteilt, und zwar derart, daß durch
entsprechendes Einstellen des Hahnes 46 der ölkühlstnom wahlweise durch die Abzweigung
44 Moder 44" dem Zahnrad zugeführt werden kann. Im ersten Falle fließt der öllcühlstnom
durch die Bohrung des Rades und durch die Kanäle des Zentrierstückes nach außen;
im anderen Falle verläuft der ölkühlstrom entgegengesetzt. Bei Anwendung der .erfindungsgemäßen
Vorkühlung wird der erstere Fall, d. h. die Richtung des Stromes von innen nach
außen, bevorzugt.
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Zur Steuerung und Regelung des Ölstromes dienen zwei Handhebel 47,
48 mit Hähnen 47' und 48' und ferner ein selbsttätig wirkender Steuerschieber 49.
Mittels des Handhebels 47 wird die Durchflußgeschwindigkeit einer von dem Steuerschieber
abgeleiteten Leitung verändert -und damit die Zeitdauer der Vorkühlung geregelt.
Der Handhebe148 nimmt zu Beginn des Verfahrens die in Fig. r angedeutete Stellung
ein. In dieser wird der Leitung 43 und damit dem, unteren Zylinderraum
01 zugeleitet, während alle andefen Zuleitungen geschlossen sind. Infolgedessen
wird der, Preßkolben 2o in Hochlage gehalten. In dieser Stellung wird das auf HärtetQmp.e-:ratur
erhitzte Zahnrad auf die Matrize 2 geregt und seine B:öhr ung mit dem Zentrier-Ack
12 versehen. Darauf wird dann der Handhebe148 in seine entgegengesetzte. Lage geschwenkt
(Fig. 2), was eine axiale Fortbewegung des Steuerschiebers .19 zur Folge hat, und
zwar erfolgt diese Verschiebung stufenweise und mit unterschiedlicher Grschwindigkeit.
Sie' ist beendet, wenn der Schieber seine gegeniiberlieg ende Endstellung erreicht
hat.
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Wie aus der Darstelhulg ersichtlich, erfolgt die Bewegung des Steuerschiebers
49 durch die Wirkung eines von der 40 abgezweigten Ölstromes 5o, .dessen Strömungsrichtung
durch Verstellen des Vierwegehahnes 48' verändert werden kann. An dem Vier -wegehahn
48' greift der @ Handhebel 48 an. durch dessen Umstellen der Ölstrom 5o wahlweise
an ,das eine oder andere Ende des Steuerschiebers geleitet wird.
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Um nach der Umstellung des Hebels 48 aus seiner Stellung gemäß Fig.
r in seine Stellung gemäß Fig.2 ein stufenweises Vorschieben des Steuerschiebers
zu erreichen, ist dieser wie auch der den Schieber aufzunehmende Zylinderrahm nach
dem einen Ende zu stufenweise verjüngt, derart, daß sich vor der einen Stirnfläche
des Schiebers ein Zylinderraum 5 r von kleinerem. Durchmesser und im Bereich der
ersten ringörmigen Einarbeitung des Schiebers ein Zylinderraum 52 von größerem Durchmesser
bildet. Der kleine Zylinderraum 5 r steht durch die beiden Kanäle 53 und 54, der
große dagegen durch die Kanäle 55 und 56 mit dem Steuerkanal 5o in Verbindung. Ferner
sind beide Räume durch einen in den Steuerschieber neingearbeiteten Kanal
57 verbunden. Dieser Kanal ist mit einem Rückschlagventil58 versehen (Fig.
r), wodurch ein. Ausfließen des Öles aus dem größeren Raum 52 in den kleineren Raum
5 r verhindert wird. In dem Kanal 5 5 sitzt der Steuerhahn 47', mittels dessen Handhebel
47 die Ablaufgeschwindigkeit des durch den Kanal 5 5 austretenden Öles geregelt
wird.
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Wird der Handhehe148 aus seiner Stellung in Fig. r auf die entgegengesetzte
Seite geschwenkt, so bewirkt der Steuerstrom ein Fortbewegendes Steuerschiebers
in Richtung auf den abgestuften Zylinderraum. Diese Verschiebung erfolgt zunächst
schnell, denn sowohl der Zylinderraum 51 wie 52 können durch die Kanäle 53 und'
56 ioh.ne größere Widerstände entleert werden. Bei dem weiteren Vordringen des Schiebers
wird der Kanal 56 geschlossen, und das in dem Raum 52 vorhandene Öl kann nur durch
den Kanal 55
verdrängt werden. Dieser Kanal ist aber mittels des
Hahnes 47' mehr oder weniger abgedrosselt, so daß das Öl nur mit verminderter Geschwindigkeit
abfließt. Damit wird auch die Geschwindigkeit des Schiebers vermindert. Auf seinem
weiteren Wege gibt dann. der Schieber den Kanal 54 frei, so daß nunmehx der Raum
52 über diesen Kanal 54 schnell entl@e,ert wird und auch der Schieber 49 mit erhöhter
Geschwindigkeit bis zu seiner Endstellung vordringt.
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In der ersten Stufe der selbsttätigen Schaltbewegung bewegt sich der
Steuerschieber 49, wie loben erläutert, mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit.
Er bewirkt dabei ein Verschließen der Zuflußleitung 43' für den unteren Zylinderraum
und ein Öffnen der Leitung 44' für den ölkühlstnom. Infolgedessen wird das Zahnrad
in dieser ersten Arbeitsstufe mit Öl überspült. Ferner werden dabei beide Zylinderräume
bzw. ihre Leitungen 42, 43 mit der Abflußleitung verbunden, so daß. sich in dieser
Stufe der Preßkolben abwärts senkt, bis die Obermatrize auf das Zahnrad trifft,
ohne dabei einen größeren Druck auf dieses auszuüben.
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Das Senken des Preßstempels in dieser ersten Arbeitsstufe ist zur
Durchführung des neuen Verfahrens nicht unbedingt erforderlich, da ja der :eigentliche
Preßdruck erst in einer späteren Stufe ausgeübt wird. In diesem Beispiel ist aber
das vorzeitige Senken des Preßstempels einmal deshalb vorgesehen, weil durch die
Abdeckung des Zahnrades mittels der Obermatrize eine übermäßige Rauchentwicklung
beim Vorkühlen verhindert wird. Außerdem wird dadurch aber auch eine Verkürzung
der Arbeitszeit erzielt.
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Während der Vorkühlung bewegt sich der Steuerschieber 49 mit geringerer
Geschwindigkeit. Hat er mit dieser Geschwindigkeit eine gewisse Strecke zurückgelegt,
so gibt er die Abflußleitung 54 frei, die dann durch schnelles Ableiten des Öles
ein schnelleres Vorschieben des Steuerschiebers 49 in seine gegenüberliegende Endstellung
(Fig. 3) bewirkt. In dieser Stellung fließt der ölkühlstnom, außerdem wird durch
die Leitung 42 dem oberen Zylinderraum Öl zugeführt, so daß das Zahnrad unter Druck
gesetzt wird.
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Nach beendeter Abkühlung schwenkt .man den Handhebel 48 in seine Ausgangsstellung
zurück (Fig. i). Dadurch gelangt auch der Steuerschieber 49 wieder in seine Ausgangsstellung.
Infolgedessen wird der Olkühlstrom geschlossen und der Preßstempel in Hochstellung
gebracht, so daß das gehärtete Werkstück ,abgehoben und ein neues aufgelegt werden
kann.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt.
So kann beispielsweise anstatt eines geradlinig bewegten Steuerschiebers ein Drehkolben
angewendet oder auch der Ablauf der einzelnen Arbeitsstufen, mittels einer Uhr geregelt
werden.