DE69334124T2

DE69334124T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Endbearbeitung von Präzisionszahnrädern durch kontrollierte Verformung

Info

Publication number: DE69334124T2
Application number: DE69334124T
Authority: DE
Inventors: Maurice F. State College Amateau; Nagesh Sonti
Original assignee: Penn State Research Foundation
Current assignee: Penn State Research Foundation
Priority date: 1992-08-19
Filing date: 1993-08-19
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: EP0655959A4; KR950702890A; US5451275A; EP0655959B1; EP0990709A1; KR100294059B1; JPH08503259A; ES2281949T3; AU5083093A; DE69328559T2; DE69334124D1; ES2145782T3; US5799398A; AU674703B2; CA2142825C; WO1994004304A1; CA2142825A1; EP0990709B1; DE69328559D1; EP0655959A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur metallurgischen Behandlung von Hochleistungsstahlzahnrädern durch thermomechanische Mittel, um Kontaktoberflächen mit hoher Stärke und Genauigkeit herzustellen, wobei gesteuerte endformnahe Deformations-Endbearbeitungstechniken verwendet werden.
Diskussion des Standes der Technik
Hochbelastete Präzisionsgetriebe bzw. -zahnräder werden normalerweise durch Karborieren der Oberflächenschichten von Getrieben bzw. Zahnrädern aus kohlenstoffarmem, schwachlegiertem Stahl und durch Reaustenitisieren des gesamten Zahnrades und Härten durch schnelles Abschrecken auf Temperaturen unterhalb der Temperatur hergestellt, bei welcher diffusionslose Übergänge auftreten, die zu gehärteten martensitischen Gefügen führen. Die gehärteten Zahnräder werden dann durch Hartendbearbeitungen auf Fertiggestaltung endbearbeitet. Ein Verfahren wurde in dem US-Patent 4,373,973 vorgeschlagen, in welchem ein karboriertes Zahnrad reaustenitisiert wird und auf eine Temperatur abgeschreckt wird, die über der M_S-Temperatur liegt, mit Wälzen endbearbeitet wird und vor der Diffusionszerlegung des metastabilen Austenits zu Martensit abgeschreckt wird. In diesem Patent sind jedoch keine speziellen Verfahrenseinzelheiten oder Vorrichtungen beschrieben, welche diesen Prozess gewährleisten.
Durch Umsetzen des Konzepts des US-Patents 4,373,973 in die Praxis wurden verschiedene Erfindungen erforderlich – sowohl bei der Prozess-Steuerung als auch bei der Prozess-Vorrichtung, um die metallurgischen Anforderungen und die Anforderungen an die Genauigkeit der Dimensionen von Präzisionszahnrädern zu erfüllen. Diese Erfindungen wurden in einer separaten Erfindungsoffenbarung offenbart, denen die gemeinsame Anmeldung mit der Seriennummer 07/829,187, Offenlegung als US 522,513 , angemeldet am 31. Januar 1992, M. Amateau et al., mit dem Titel "Apparatus and Method for Precision Gear Finishing by Controlled Deformation" zugeordnet ist. Jedoch wird für Ultrahoch-Präzisionszahnräder eine noch genauere Steuerung des Deformationsprozesses des Materialflussmusters, des Grades und der Tiefe der Deformation und der metallurgischen Bedingungen der Zahnoberfläche des Zahnrades und der Unteroberflächenschichten benötigt. Zum Beispiel verwendet der Zahnradendbearbeitungsprozess, sowie er in der Offenbarung der Seriennummer 07/829,187 beschrieben ist, Zustell- und Durchlaufbewegungen des Werkstücks in Bezug auf ein einziges Wälzzahnradformwerkzeug. Der Deformationsmechanismus, der mit solch einem Wälzprozess mit einem einzigen Wälzwerkzeug verbunden ist, führt zu verschiedenen Materialflussmustern auf beiden Seiten der Werkstückzähne, was das Verhalten von Hochleistungszahnrädern nachteilig beeinflussen kann. Darüber hinaus kann eine Wälzzahnradendbearbeitung, wobei ein einziges Wälzformwerkzeug verwendet wird, zu übermässigen Verbiegungen in der Werkstückträgerspindel führen, was durch Maschinenvoreinstellungen kompensiert werden muss.
Durch die Verwendung von zwei Wälzwerkzeugen, die auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Werkstückes angeordnet sind, können die Materialfließmuster sowie die hohen Vorschubwälzkräfte ausgeglichen werden, was zu einer besseren Steuerung des Deformationsprozesses führt. Unsere Erfindung ist von der herkömmlichen Zahnradwälzendbearbeitungseinrichtung verschieden, welche zwei Wälzformwerkzeuge verwendet, dahin gehend, dass bei der letzteren das erste Wälzformwerkzeug typischerweise mit einer festen Achse gehalten wird und das zweite Wälzformwerkzeug bewegt wird, wodurch die Zustellkraft und der Abrollvorgang auf das Werkstück einwirkt und das Werkstück hin zu dem festen Wälzformwerkzeug bei voreingestellten Geschwindigkeiten bewegt wird. Die benötigte Menge an Deformation wird durch Einstellen eines Anschlags an einem vorbestimmten Ort, an dem die Zuführbewegung endet, gesteuert. Solch ein Zahnradendbearbeitungsprozess, welcher zwei Wälzformwerkzeuge verwendet, eines fest und das andere für die Zuführbewegung beweglich, wird im Allgemeinen nur für ein Kaltwalzen von nicht karbonisierten Stählen verwendet und ist darüber hinaus nur auf helixförmige Zahnräder beschränkt.
Um das Austenitformhärten der Oberflächenschichten karborierter Getriebezähne mit paralleler Achse für Hochleistungsanwendungen zu erreichen, sind sowohl Vorschub- als auch Durchgangsbewegungen zwischen dem Werkstück und den zwei Wälzwerkzeugen in einer koordinierten und kontrollierten Weise erforderlich, und eine solche kontrollierte Deformation muss bei Oberflächenschichten des Werkzeuges erreicht werden, welches in dem metastabilen austenitischen Zustand gehalten wird. Die großen, für das Wälzen bei der Endbearbeitung von Stirnrad- und Schraubgetrieben auf die hohe Maßgenauigkeit notwendigen Zuführ- und Durchgangskräfte erfordern einen starren Durchgangsmechanismus, welcher das Werkstück auf einer festen Achse hält, und eine koordinierte und kontrollierte Vorschubbewegung der zwei Wälzwerkzeuge zu dem auf der Achse festen Werkstück hin. Der Grad der Deformation muss auf sehr enge Toleranzen kontrolliert werden durch präzises Überwachen und Steuern der Bewegungen jedes der zwei Wälzwerkzeuge bezüglich des Werkstückes. Außerdem müssen sowohl die Werkstückachse als auch die Achsen der zwei Wälzwerkzeuge präzise ausgerichtet sein, um die hohe Führungs- und Profilgenauigkeit zu erreichen, die für Ultrahochpräzisionszahnräder spezifisch ist. Da zusätzlich das thermomechanische Verarbeiten des Werkstückes in einem thermisch stabilen Bad erfolgen muss, um die Werkstückgetriebeoberflächen in dem gewünschten metastabilen austenitischen Zustand während der Formbearbeitung zu halten, müssen jegliche Einstellungen auf die Ausrichtungen zwischen dem Werkstück und den Wälzwerkzeugachsen durchgeführt werden, während die Wälzvorrichtung auf der Formtemperatur gehalten wird. Ferner müssen der Deformationsgrad und die metallurgischen Strukturen der Zahnradoberflächenschichten alle in einer präzise gesteuerten Weise gehalten sein. Die Reaustenitisierung der Oberfläche, der Übergang zu dem metastabilen austenitischen Zustand und der nachfolgende Übergang zum Martensit müssen in einer zeitlich abgestimmten und gesteuerten Weise vorgenommen werden, um die optimale metallurgische Bedingung bei jedem Schritt der thermomechanischen Verarbeitung zu erhalten.
US 4,744,836 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selektiven Erwärmen eines Teils eines Werkstücks, um einen verbesserten Austenitformhärtungs- und Isoformungsprozess zu erreichen, wenn das Werkstück durch mechanische Bearbeitung über der ms Temperatur plastisch deformiert wird. Die Vorrichtung zeigt ein einziges Zahnradformwerkzeug, das drehbar auf einer Achse montiert ist und ein Werkstück, dass auf einer Achse parallel zu der Zahnradformwerkzeugachse montiert ist. Das Werkstück wird entlang seiner Drehachse und in einer Richtung senkrecht zu seiner Drehachse bewegt, was eine Querzuführung in das Zahnradwälzformzeug bewirkt.
In der WO 92/05897 wird ein Zahnrad aus einem gepressten und gesinterten Metallpulverrohling gebildet durch Oberflächenhärten der Zahn-, Kern- und Flankenbereiche, wobei zwei gesteuerte gegenüberliegende Zahnradformwerkzeuganordnungen verwendet werden, die drehbar auf Achsen parallel zu der Werkstückachse montiert sind. Beide Zahnradformwerkzeuganordnungen werden hin zu dem Werkstück zugestellt, um mit dem Werkstück in Eingriff zu treten und es zu deformieren.
Aspekte der Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen definiert.
Ausführungsformen der Erfindung stellen eine thermomechanische Endbearbeitung von Präzisionszahnrädern bereit durch gesteuerte Deformation, wobei zwei Wälzformwerkzeuge verwendet werden, und Prozesssteuerungsverfahren und eine Architektur zum Erreichen von Präzisionsbewegungen, einer thermischen Steuerung und einer Umgebungssteuerung mit einer Kombination aus Sensoren, Mechanismen und einer softwaregesteuerten Sequenz von Arbeitsschritten. Die Steuerungs-Architektur erlaubt präzise mechanische Bewegungen der Durchlaufbewegung des Werkstücks und der Zustellbewegungen der zwei Wälzformwerkzeuge in entweder einer Ladesteuerungs- oder einer Positionssteuerungsbetriebsart. Passende Übertrager und Sensoren werden verwendet, um jede dieser Bewegungen und die Lasten zu überwachen und sie werden verwendet, um Rückkopplungssignale zu erzeugen und dadurch werden die Fehlersignale verwendet, um die servogesteuerten Aktuatoren für die Zustell- und Durchlaufbewegungen anzutreiben.
Ein integrierter Materialtransfermechanismus, der eine Einlassrinne, einen Zahnradlader, einen Schwenkroboter, ein Übertragungssystem, um das Werkstück von der Oberflächenaustenitisierungsstation in die Wälzstation zu bewegen und ein weiteres solches System zum Übertragen des Werkstückes von der Wälzstation in die abschließende Abschreckstation aufweist, wurde für die rechtzeitige und automatische Positionierung des Werkstücks zur Oberflächenaustenitisierung, einem Abschrecken, um eine Temperatur- und thermische Stabilisierung zu bilden, für einen Wälzformungsbetrieb, wobei die Durchlauf- und Zustellbewegungen verwenden werden und für das abschließende Abschrecken, um die martensitischen Strukturen in den Oberflächenschichten zu bilden, alles unter einer inerten Umgebung.
Ein Schleuder-Abtastmechanismus ist in die Vorrichtung integriert, um das Werkstück zunächst in einer MF-Spule sowohl zu schleudern als auch zu lokalisieren und dann in einer RF-Spule und zuletzt das Schleudern anzuhalten, und dann das Werkstück schnell in das formgebende Medium abzuschrecken, dass bei der ausgewählten Temperatur gehalten wird. Die Leistungsniveaus und Erwärmungszeiten in den MF- und RF-Induktionserwärmungszyklen sind geeignet angepaßt und voreingestellt, so dass die gewünschten thermischen Gradienten und Tiefen an Erwärmung für eine konturierte Austenitisierung der Zahnradzahnoberflächen zu erreichen. Ein optisches Pyrometer mit hoher Auflösung wird verwendet, um die Temperatur der Zahnradzahnoberfläche zu überwachen, wenn sie zur Austenitisierung induktionserwärmt wird. Der Induktionserwärmungsprozeß kann durch jedes von zwei Mitteln gesteuert werden: (1) Durch Erhalten der voreingestellten MF- und RF-Leistungsniveaus über entsprechend ausgewählte Zeiten oder (2) bis die gemessenen Oberflächentemperaturen für die MF- und RF-Zyklen ihre entsprechenden voreingestellten Werte erreichen.
Nachdem die Zahnradoberflächen austenitisiert, abgeschreckt und thermisch stabilisiert wurden, um den metastabilen austenitischen Zustand zu erreichen, wird das Zahnrad in die Wälzstation bewegt und von einer ferngesteuerten Präzisionszahnradhalteachse, die auf dem Durchlaufmechanismus befestigt ist, gegriffen. Eine passende Sequenz an Verarbeitungsschritten kann dann in Abhängigkeit von den Typ des Zahnrades ausgeführt werden, solche Schritte umfassen einen Eingriff der Wälzformwerkzeuge mit dem Werkstück, ein Zustellen der Wälzformwerkzeuge in die abschließenden Positionen, einen Durchlauf des Werkstücks und die Wälzendbearbeitungen, um die gesteuerte Deformation zu erreichen, wobei integrierte und koordinierte Zustell- und Durchlaufbewegungen verwendet werden. Das fertiggestellte Werkstück wird dann in die letzte Abschreckstation überführt, um den metastabilen austenitischen Zustand in den martensitischen Zustand umzuwandeln.
Die Prozeßsteuerarchitektur erlaubt auch eine programmierte Ausführung vorbestimmter Verarbeitungsschritte und ist in der Lage, solche Schritte in einem Parallelverarbeitungsmodus auszuführen, in dem ein Werkstück thermisch prozessiert wird, während ein anderes Werkstück führen, in dem ein Werkstück thermisch prozessiert wird, während ein anderes Werkstück zu der gleichen Zeit wälzendbearbeitet wird. Eine einzigartige Kombination von Mechanismen, um das Werkstück zwischen den verschiedenen Verarbeitungsstationen zu transferieren, eine softwaregesteuerte Prozess-Sequenzierung und Steuereinrichtung, Techniken, um eine Oberflächen-Austenitisierung zu erreichen und eine gesteuerte Deformation, wobei ein koordinierter und gesteuerter Durchlauf des Werkstücks verwendet wird, und ein Zustellen der zwei Zahnradwälzformwerkzeuge werden alle verwendet, um Oberflächenschichten der Zahnradzähne präzise zu deformieren und somit die für thermomechanisch endbearbeitete Präzisionszahnräder erforderlichen metallurgischen Schritte auszuführen.
Andere und weiteren Merkmale, Vorteile und Vorzüge der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung zusammen mit den folgenden Zeichnungen ersichtlich. Es ist offensichtlich, dass die vorangehende allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erklärend sind, nicht jedoch für die Erfindung beschränkend sein sollen. Die beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und einen Teil dieser Erfindung bilden, stellen eine der Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung in allgemeinen Ausdrücken zu formulieren. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich über die Offenbarung hinweg auf gleiche Teile.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 eine Seitenansicht unter schematischer Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung der Endbearbeitung eines Präzisionszahnrades gemäß der Erfindung durch kontrollierte Deformation;
2 eine Vorderansicht unter schematischer Darstellung eines Teils des in 1 dargestellten Systems;
3 eine schematische Vorderansicht ähnlich 2, wobei aber eine andere Ausführungsform derselben veranschaulicht wird;
4 eine schematische Darstellung der Steuer- bzw. Kontrollbauart für die Durchführung der Erfindung;
5 eine Einzelheit in Seitenansicht, teilweise weggeschnitten und im Schnitt, wobei ein Teil des in 1 veranschaulichten Untersystems gezeigt ist;
5A eine weitere Einzelheit in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, wobei ein Teil der 5 in größerer Einzelheit dargestellt ist;
6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 in 5;
7 eine Draufsicht einer Einzelheit unter Veranschaulichung eines Teils der in 5 gezeigten Vorrichtung;
8 die Draufsicht einer Einzelheit einer in 1 veranschaulichten Komponente unter Darstellung zweier Positionen derselben;
9 die Seitenansicht einer Einzelheit einer in 1 veranschaulichten Komponente, teilweise abgeschnitten und im Schnitt dargestellt;
10 eine Seitenansicht schematisch ähnlich wie 1, wobei in größerer Einzelheit wichtige Komponenten des Systems der Erfindung veranschaulicht sind;
10A eine Draufsicht schematisch unter Veranschaulichung spezieller Bestandteile, die in 1 gezeigt sind, und unterschiedlicher Positionen dieser Bestandteile;
11 eine Einzelseitenansicht einer Induktionsspulenheizeinrichtung, welche nach der Erfindung benutzt wird;
12 eine Vorderansicht der Induktionsspulenheizeinrichtung, die in 11 veranschaulicht ist;
13 eine Vorderansicht eines von der Erfindung verwendeten Überführungsmechanismus, teilweise weggeschnitten und im Schnitt dargestellt;
13A eine Querschnittsansicht entlang der Linie 13A-13A in 13;
13B eine Querschnittsansicht entlang im allgemeinen der Linie 13B-13 in 13B;
14 eine Draufsicht des in 13 veranschaulichten Überführungsmechanismus unter Darstellung unterschiedlicher Positionen desselben;
15 eine Vorderansicht des Überführungsmechanismus gemäß Darstellung in 13;
15A eine Einzelseitenansicht, wobei gewisse Teile abgeschnitten und im Schnitt dargestellt sind, unter Veranschaulichung eines Teils des Überführungsmechanismus der 13, 14 und 15;
15B eine Querschnittsansicht im allgemeinen entlang der Linie 15B-15B in 15;
16 eine schematische perspektivische Ansicht unter Darstellung des Zahnradwälzendbearbeitungsmechanismus der Erfindung;
17 eine perspektivische Einzelansicht eines einzelnen Zahnes eines Schaltrades, welches zu Zwecken der Erfindung benutzt wird;
17A eine Einzelseitenansicht des Zahnradzahnes, der in 17 veranschaulicht ist;
17B die Draufsicht einer Einzelheit des Zahnradzahnes gemäß Darstellung in 17;
18 eine Einzelheit in perspektivischer schematischer Ansicht unter Darstellung einer Gruppe von Einstellmechanismen für eine Vorschubanordnung der Vorrichtung der Erfindung;
19 eine perspektivische Explosionsansicht der in 18 veranschaulichten Einstellmechanismen;
20 eine Draufsicht auf die Einstellmechanismen gemäß Darstellung in 18;
21 eine Seitenansicht eines Teils der in 18 veranschaulichten Einstellmechanismen, wobei gewisse Teile abgeschnitten und im Schnitt dargestellt sind;
21A eine Draufsicht des in 21 veranschaulichten Einstellmechanismus;
22 einen Querschnitt eines der in 18 veranschaulichten Einstellmechanismen;
23 eine Seitenansicht der 18, wobei zwecks Klarheit verschiedene Teile weggeschnitten und im Schnitt dargestellt sind;
23A eine Einzelheit der allgemein in 23 dargestellten Teile im Querschnitt; 24 und 25: Einzelheiten anderer in 18 veranschaulichter Einstellmechanismen im Querschnitt;
26 eine Ansicht entlang im allgemeinen der Linie 26-26 in 20;
27 eine Draufsicht auf 26, wobei einige Teile abgeschnitten und im Schnitt dargestellt sind;
28 eine Ansicht im allgemeinen entlang der Linie 28-28 in 20;
28A und 28B eine Einzelheit in Draufsicht bzw. Seitenansicht der in 28 gezeigten Teile;
29 eine Einzelheit der in 18 gezeigten Bestandteile im Querschnitt;
30 und 30A Draufsichten unter Veranschaulichung zweier Positionen jeweils eines koordinierenden, bei der Erfindung verwendeten Mechanismus;
31 eine Vorderansicht des in den 30 und 30A veranschaulichten Koordinierungsmechanismus;
32 die Seitenansicht einer Einzelheit eines Teils des in den 30, 30A und 31 veranschaulichten Koordinierungsmechanismus, wobei Teile weggeschnitten und zwecks Klarheit im Schnitt dargestellt sind;
32A einen Querschnitt im allgemeinen entlang der Linie 32A-32A in 32; und
33 eine Seitenansicht unter Veranschaulichung oberer Bereiche einer Vorschubanordnung in größerer Einzelheit.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Wir wenden uns nun den Zeichnungen und anfänglich 1 zu. 1 veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform eines Systems 40 gemäß der Erfindung, welches für die Endbearbeitung eines Präzisionsgetriebes bzw. -zahnrades durch kontrollierte Deformation vorgesehen ist, wobei ein Durchgang eines Werkstückes 42 mit fester Achse und ein Vorschub von zwei Wälzzahnradwerkzeugen 44, 46 auf sich bewegenden Achsen verwendet werden. Unter weiterer Bezugnahme auf 1 wird eine kurze Übersicht über den Betrieb des Systems 40 gegeben, nach welchem eine mehr ins Einzelne gehende Beschreibung der Bestandteile des Systems 40 gegeben wird. Das System 40 sorgt für die zeitlich gesteuerte und automatische Übertragung jedes Werkzeuges 42 zu einer Vielzahl von Bearbeitungsstationen.
Zwecks vorliegender Offenbarung wird das Werkstück 42 anfänglich als ein „nahezu fertig gestalteter Zahnradrohling", und wenn alle Verarbeitungen gemäß der Erfindung durchlaufen sind, als „fertig bearbeitetes Zahnrad" (bzw. Getriebe) bezeichnet. Als nahezu fertig bearbeiteter Zahnradrohling kann er wälzgefräst oder dergleichen gebildet sein, wobei herkömmliche Techniken benutzt werden. So ist zum Beispiel für Zwecke der Erfindung das Werkstück 42 mit seinen Radzähnen etwa 0,001 bis 0,002 Zoll mit Übermaß der Zahndicke bezüglich der gewünschten oder Endgröße geformt, so dass das Zahnrad die Bemessungstoleranzen von AGMA erfüllt, die für Hochleistungszahnräder ohne die Notwendigkeit des Schleifens erforderlich sind. Das Verschieben bzw. Versetzen des Metalles während der Deformierungstätigkeiten, die gemäß der Erfindung ausgeführt werden, dient dazu, die überschüssige Zahndicke zu entfernen, während ein gutes Profil sichergestellt wird. Schleifen ist eliminiert, und allein aus diesem Grund kann man etwa 70 % Steigerung der Oberflächenhaltbarkeit an jedem gegebenen Kontaktbeanspruchungsniveau erreichen.
An dem Eingang zu dem System 40 hält ein Einrutschförderer 48 die zu bearbeitenden Werkstücke und gibt auf Befehl aus einer geeigneten Prozeßsteuervorrichtung mit geeignetem Softwareantrieb ein Werkstück an eine Zahnradladeeinrichtung 50 für einen nachfolgenden Übergang zu einer Dreh-/Abtast-Induktionsheizstation 52 mittels eines Schwenkroboters 54 frei. Die Dreh/Abtaststation 52 weist eine Supportspindel 56 auf, um das Werkstück aus dem Schwenkroboter und aus Servoantrieben zu übernehmen, um dem Werkstück lineare und Drehbewegungen zu erteilen. Zu geeigneten Zeiten positioniert die Supportspindel 56 das Werkstück und treibt es mit geeigneten linearen und Drehgeschwindigkeiten bezüglich den MF- bzw. RF-Induktionsspulen 60, 62 an, um die Oberflächenaustenitisierung durchzuführen, und führt es dann in Verarbeitungs- oder Abschreckmedien 64 in einem Verarbeitungstank 66. Die Konturaustenitisierung der Radzahnoberflächen jedes Werkstückes wird durch Erregen eines oder beider der MF- und RF-Induktionsspulen gewährleistet, wobei ihre entsprechenden (nicht gezeigten) Netzgeräte verwendet werden und dies eine geeignete Zeit lang erfolgt. Der vollständige Zyklus für die Oberflächenaustenitisierung wird durch einen geeigneten (nicht gezeigten) Programmregler für die Induktionserwärmung gesteuert, der seinerseits durch einen (nicht gezeigten), durch Software angetriebenen Programmregler überwacht wird. Nach der Induktionsaustenitisierung der Getriebe- bzw. Radzahnoberflächen des Werkstückes und nach dem schnellen Abschrecken desselben auf den metastabilen austenitischen Zustand überführt ein Zahnüberführungsmechanismus 68 das Werkstück zu einer Durchgangshaltespindel 70 für das Zahnrad für den Endbearbeitungsprozeß durch Wälzen, wie durch einen Programmregler 100 überwacht wird.
Ein Durchgangsbetätiger 72 ist auf einem starren Maschinenrahmen 74 des Systems 40 angebracht und mit der Durchgangsspindel 70 verbunden, wobei dem Werkstück die Möglichkeit sowohl der translatorischen als auch der rotatorischen Bewegung ermöglicht ist, welche für die Wälztätigkeit erforderlich sind. Der Verarbeitungstank 66 ist so ausgestaltet, dass er die Verarbeitungs- oder Abschreckmedien 64 enthält, die bei einer Temperatur von bis zu 500°F gehalten werden. Der Tank ist an dem starren Hauptrahmen 74 mit geeigneten Dichtungen verankert, die ausgestaltet sind, um die heißen Medien aufzunehmen. Gehäuse für die Wälzzahnradwerkzeuge und die Einstellmechanismen, um die Achsen der Wälzzahnradwerkzeuge bezüglich der Richtung in der Ebene, in der Richtung außerhalb der Ebene und der axialen Richtung (die alle nachfolgend beschrieben werden) auszurichten, sind alle in dem Verarbeiten- oder Abschreckmedien 64 enthalten, um die Wälzhardware auf einer thermisch stabilen Formtemperatur zu halten.
Die Einstellungen auf die Achsen der Wälzzahnradwerkzeuge erfolgen durch ferngesteuerte Betätigungseinrichtungen, wie unten ausführlich noch beschrieben wird. Die Wälzzahnradwerkzeuge 44, 46 sind über Verbindungen 76 mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben, welche die Vorschubbewegung der Wälzzahnradwerkzeuge 44, 46 zu dem Werkstück 42 hin und von diesem fort erlauben. Diese Anordnung kann man besonders gut in 2 sehen. Der Antrieb zu mindestens einem der Wälzzahnradwerkzeuge ist für eine Phaseneinstellung in der Lage, um präzise die Rotationsphase des einen Wälzzahnradwerkzeuges bezüglich dem anderen auszurichten und dadurch einen akkuraten Eingriff mit dem Werkstück sicherzustellen. Beide vollständigen Vorschubanordnungen 78, 80, einschließlich Gehäusen 82 für die Wälzzahnradwerkzeuge und einschließlich der Einstellmechanismen 84, sind auf linearen Präzisionslagerelementen 85 geführt, die ihrerseits von einer Brücke 86 des starren Hauptrahmens 74 abgehängt sind. Die Vorschubkräfte und Bewegungen werden durch zwei Vorschubbetätigungseinrichtungen 88 vorgesehen, die auf im Abstand angeordneten Säulen 90, 92 des starren Rahmens angebracht sind. Die Verbindungen zwischen den Vorschubbetätigungseinrichtungen 88 und den Zustell- bzw. Vorschubanordnungen 78, 80 gehen durch die Wände des Verarbeitungstankes 66 hindurch und sind in geeigneter Weise abgedichtet, um eine Drainage der Verarbeitungs- oder Abschreckmedien 64 zu vermeiden, während die linearen Vorschubbewegungen ermöglicht werden. Bei einer anderen, in 3 schematisch gezeigten Ausführungsform wird eine einzige Vorschubbetätigungseinrichtung verwendet, um die Vorschubbewegung gleichmäßig auf beide Vorschubanordnungen mittels eines sich selbst zentrierenden Mechanismus 94 vorzusehen.
Nachdem der Endbearbeitungszyklus mit dem Zahnradwälzen abgeschlossen ist, nimmt ein Zahnradüberführungssystem 96 ähnlich dem Überführungsmechanismus 68 dann das verarbeitete Werkstück 42 auf und überführt es zu einer Abschreckstation 98 mit intermittierender Bewegung (1) für die Endüberführung zum Martensit. Das verarbeitete Zahnrad wird schließlich aus der Abschreckstation mit intermittierender Bewegung für nachfolgende Tätigkeiten ausgeladen. Über den thermomechanischen Verarbeitungszyklus, einschließlich der Oberflächenaustenitisierung, dem schnellen Abschrecken auf den metastabilen, austenitischen Zustand, Endbearbeitung durch Wälzen und dem letztlichen Abschrecken zum Martensit, enthält ein Einschluß 99 eine inerte Umgebung von Stickstoff oder Argon zum Beispiel und hält diese aufrecht, um die Zahnoberflächen des Zahnrades bzw. Getriebes gegen Oxidation zu schützen, wobei das umgewälzte Inertgas fortlaufend auf Sauerstoffniveau überwacht und nötigenfalls wieder aufgefrischt wird.
4 ist eine schematische Darstellung des Kontroll- bzw. Steueraufbaues für das thermomechanische Endbearbeitungssystem 40 und zeigt die Schnittstelle bzw. das Anpaßteil und die Verbindungen unter den verschiedenen Hardwareteilen, welche das System enthält. Gemäß Darstellung in 4 arbeitet ein Regler 100 als Systemmanager für die Gesamtverarbeitung, der jede Tätigkeit der Bestandteile des Systems in einer von einer Software angetriebenen, koordinierten und kontrollieren Weise kontrolliert bzw. steuert. Der Regler weist ein auf einem Mikroprozessor gestütztes System 100 und Echtzeitsystem und Kommunikationshardware 102 auf, einschließlich elektronischer Interface- und Signalkonditionierausstattung. Die Steuertätigkeiten werden durch das digitale Interface 104, die analoge Interface- und Signalkonditioniereinrichtung 106 und das serielle Interface 108 für intelligente Servodriver und Sensoren über Digital-/Analog-/Reihen-Eingangs-/Ausgangsverbindungen zwischen dem Programmregler und dem thermomechanischen Endbearbeitungssystem 40 erreicht. Die Hauptfunktionen des Programmreglers sind (a) Steuern der Endbearbeitungsmaschine 110 für das Zahnradwälzen, (b) Steuern des Induktionsheizsystems 112, (c) Steuern des Zusatzgerätes 114, welches verschiedene Einheiten aufweist, wie zum Beispiel die Erwärmungs- und Umwälzeinheit für Verarbeitungsmedien, die Erwärmungs- und Umwälzeinheit für Abschreckmedien und das Steuersystem für Intergasumgebung, und (d) Steuern des Materialüberführungssmechanismus 116 für den zeitigen Übergang des Werkstückes für jeden der beteiligten Verarbeitungsschritte, die in früheren Abschnitten beschrieben wurden.
Für das programmierte Ausführen der Prozeßfolge betreibt der Programmregler die verschiedenen Materialübertragungsmechanismen 116, welche Module aufweisen, wie zum Beispiel die Einrutschvorrichtung 48, das Zahnradladegerät 50, den Schwenkroboter 54, die Übergangsmechanismen 68 bzw. 96 und die Abschreckstation mit intermittierender Bewegung 98. Jedes dieser Module führt eine oder mehrere der folgenden Funktionen aus: Greifen des Werkstückes 42, vertikales (auf/ab) Überführen, Drehen, Verlängern und Verkürzen eines Greifarmes (noch zu beschreiben). Bevor der Programmregler 100 einen Befehl zu irgendeiner Komponente des Systems 40 für irgendeine Tätigkeit schickt, bestätigt der Programmregler mittels digitaler Sensoren, ob die gewünschte vorhergehende Tätigkeit tatsächlich erfolgte, und stellt sicher, dass es zulässig ist, die gewünschte nächste Tätigkeit durchzuführen. Die Steuerung der Endbearbeitungsmaschine 110 für das Zahnradwälzen schließt die koordinierte Tätigkeit der servogesteuerten Betätigungseinrichtungen für den Durchlauf des Werkstückes und den Vorschub der zwei Wälzzahnradwerkzeuge ein, den Antrieb von den Antriebsmaschinen zu den Wälzwerkzeuge und den Betrieb des das Werkstück haltenden Spannfutters auf der Durchgangsspindel 70 ein. Die Steuerung des Induktionsheizsystems 112 für den Austenitisierungsprozeß für die Konturoberflächen des Radzahnes schließt den Betrieb der servogesteuerten Antriebe der Dreh-/Abtaststation 52 und das Ein-Ausschalten der MF-/RF-Kraft an den Induktionsspulen 60, 62 ein, die in einer programmierten Folge gespeist werden. Die Stromversorgungen haben eingebaute Regler für überlassene Energieniveaus und Ontimecontroller für die präzise Überwachung und Steuerung des Induktionserwärmungsprozesses. Schließlich kommuniziert der Regler 100 mit dem Zusatzgerät 114 für einen guten Betrieb wiederum mittels des durch Software angetriebenen Programmregelaufbaues, wie oben erwähnt.
Unter besonderer Bezugnahme auf die 5 bis 7 erkennt man jetzt, dass eine Vielzahl von Werkstücken 42 mittels des Einlaufmechanismus 48 zu dem System 40 (1) hin vorbewegt wird. Der Einrutsch- bzw. Zuführmechanismus 48 weist ein längliches Magazin 130 (5 und 6) auf, welches eine Basis 132 und im Abstand angeordnete, aufragende Seitenwände 134 aufweist, die mit der Basis 132 einstückig sind und von dieser hoch stehen. Die Werkstücke 42 werden auf einer Vielzahl von längs im Abstand angeordneten Rollen 136 gestützt, welche drehbar auf Bolzen 138 gehaltert sind, die an den Seitenwänden 134 befestigt sind und sich quer zur Breite des Magazins 130 erstrecken.
Ein Anschlagmechanismus wird benutzt, um wahlweise den Vorlauf der Werkstücke 42 auf den Rollen 136 zu verhindern. Der Anschlagmechanismus weist eine Vielzahl von Klauen 140 auf, die an längs im Abstand angeordneten Orten längs des Magazins 134 positioniert sind und eine solche Teilung haben, dass ein Werkstück 42 zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Klauen positioniert werden kann. Jede Klaue 140 ist schwenkbar auf einer Achse 142 angebracht, die sich quer zu den Seitenwänden 134 erstreckt und an diesen befestigt ist. Wenn es gewünscht ist, das nächste Werkstück 42 auf dem Zahnradladegerät 50 in Position vorzubewegen, können alle Klauen 140 als Einheit auf ihren zugeordneten Achsen 142 zu einer Freigabestellung geschwenkt werden, um die Vorwärtsbewegung der Werkstücke auf den Rollen 146 zu ermöglichen. Wenn das vorderste Werkstück 42 auf einer Plattform 144 des Zahnradladegerätes 50 in Position kommt, wie in 5A zu sehen ist, dann kehren die Klauen 140 in ihre Anschlagpositionen zurück, wie in 5 gezeigt ist.
Gemäß Darstellung in 7 ist ein Paar von Barriereteilen 146 auf dem Zahnradladegerät 50 in gegenseitiger Winkellage zueinander angebracht, und Oberflächen 148 können mit jedem Werkstück 42 in Eingriff kommen, wenn dieses auf die Plattform 144 vorläuft. Ein Zentrierteil 150 ist einstückig mit der Plattform 144 ausgebildet, hat eine abgeschrägte obere Fläche und eine Größe, die im Durchmesser etwas kleiner ist als eine innere zylindrische Oberfläche 152 des Werkstückes. Auf diese Weise wird das Werkstück 42 geeignet auf der Plattform 144 positioniert. Ein Betätigungsglied 154 ist dann wirksam, um die Plattform 144 mit dem darauf befindlichen Werkstück 142 aus einer unteren, mit ausgezogenen Linien dargestellten Position in eine angehobene, mit gestrichelten Linien gezeigte Position anzuheben, wie in 5 zu sehen ist.
Wenn die Plattform 144 in die Position mit der gestrichelten Linie gemäß Darstellung gemäß 5 angehoben ist, nimmt das Werkstück 42 dieselbe Höhe wie die eines Überführungsarmes 156 des Schwenkroboters 54 an (1 und 8). Wie man in diesen Figuren sieht, kann der Überführungsarm 156 über mindestens 180° schwenken. D.h. er kann sich aus einer mit durchgezogenen Linien gezeigten Position derart, dass Fingerteile 158 für den Werkstückeingriff ( 8) mit der Plattform 144 des Zahnradladegerätes 50 im allgemeinen ausgerichtet sind, zu einer Position der gestrichelten Linien bewegen, die im allgemeinen mit zugeordneten Bestandteilen der Heizstation 52 ausgerichtet ist. Wie man in 8 sieht, sind die Fingerteile 158 des Überführungsarmes 156 relativ zwischen offenen Positionen mit gestrichelter Linie und geschlossenen Positionen mit durchgezogener Linie bewegbar, wobei mit der äußeren Umfangsoberfläche des Werkstückes 42 Eingriff besteht. Wenn also das Betätigungsglied 154 die Plattform 144 mit dem darauf angeordneten Werkstück 42 auf eine erhöhte Position anhebt, die im allgemeinen in einer Ebene mit dem Überführungsarm 156 liegt, werden die Fingerteile 158, die zum Beispiel pneumatisch betrieben sein können, aus einer zurückgezogenen Position zu einer Greifposition bewegt, um das Werkstück 42 festzuhalten. Der Überführungsarm 156 wird dann aus der mit durchgezogener Linie gezeigten Position oder Aufnahmeposition zu einer Zustellposition oder Position mit gestrichelter Linie geschwenkt, die im allgemeinen mit Induktionsspulen 60, 62 an der Heizstation 52 ausgerichtet ist. Man versteht, dass der Überführungsarm 156, da er aus dem Zahnradladegerät 50 zu der Heizstation 52 geschwenkt wird, durch eine Öffnung 160 in einer Wand der Einfassung 99 hindurchläuft. Die Öffnung 160 hat einen geeigneten Aufbau, um den Durchgang des Überführungsarmes 156 zu erlauben, während die durch die Einfassung vorgesehene inerte Umgebung gehalten wird.
Wenn der Überführungsarm 156 in die in 1 gezeigte, mit gestrichelter Linie dargestellte Position bewegt wird, ist der obere Betätigungsmechanismus 58 betätigbar, um die Supportspindel 56 zu einer anfänglich ganz zurückgezogenen Position zurückzuziehen, wie durch durchgezogene Linien gezeigt ist. Wie man in 9 sieht, hat ein Anschlußende 162 der Supportspindel 56 ein expandierbares Spannfutter 164, welches zum Beispiel pneumatisch betrieben sein kann. Mit diesem Aufbau kann das Spannfutter 164 sich einziehen, um Eintritt in die innere zylindrische Oberfläche 152 des Werkstückes 42 zu erlangen, und kann dann in Eingriff mit dem Werkstück expandieren gelassen werden. Wenn sich also ein Überführungsarm 156 in die gestrichelte Linienposition gemäß Darstellung in 1 bewegt hat, kann der obere Betätigungsmechanismus 58 betrieben werden, um die Supportspindel 56 vorzubewegen, bis das expandierbare Spannfutter 164 so angeordnet ist, dass es im allgemeinen den gleichen Umfang hat wie die innere zylindrische Oberfläche 152 des Werkstückes 42. Das Spannfutter 164 wird dann expandiert, um mit der inneren zylindrischen Oberfläche 152 in Eingriff zu kommen, und die Fingerteile 158 des Überführungsarmes 156 werden dann veranlaßt, ihren Eingriff mit den äußeren Umfangsoberflächen des Werkstückes freizugeben. Wieder wird die Supportspindel 56 veranlaßt, sich anzuheben, und mit ihr das Werkstück 42. Ist das Werkstück nun außer Ausrichtung mit dem Überführungsarm 156, so kehrt letzterer in seine Position mit ausgezogener Linie (1) und in die Position zurück, um ein nächstfolgendes Werkstück am Zahnradladegerät 50 aufzunehmen.
Der obere Betätigungsmechanismus 58 weist ein lineares Betätigungsglied 166 (10) auf, welches eine Vielzahl von Verstellschraubenspindeln 168 mit oberen und unteren Grenzen betreibt. Ein Drehbetätigungsglied 170 weist einstückige Folgemuttern 172 auf, die mit den Verstellschraubenspindeln 168 in Gewindeeingriff stehen. Bei Drehung der Verstellschraubenspindeln 168 in einer ersten Richtung werden das Drehbetätigungsglied 170 und seine zugeordnete Supportspindel 56 angehoben, während die Drehung der Verstellschraubenspindeln 168 in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung ein Absenken der Supportspindel 56 veranlaßt.
Induktionsspulen 60 und 62 sind in zweckmäßiger Weise auf dem Rahmen 74 in einer nicht dargestellten Weise angebracht. Bei der Betrachtung der 1 bestimmt die Induktionsspule 60 eine erste Heizzone 174, und die Induktionsspule 62 bestimmt eine zweite Heizzone 176. Eine geeignete elektrische Energiequelle dient der Energieversorgung der ersten Induktionsheizeinrichtung bei einer Mittelfrequenz (MF) im Bereich von 2 bis 20 kHz, welche wirksam ist, der ersten Heizzone 174 eine adäquate Wärme zu erteilen, um dadurch das Werkstück 42 auf eine vorbestimmte Oberflächentemperatur zu erwärmen und auf einen vorbestimmten Wärmegradienten durch den karbonisierten Überzug des Werkstückes. Somit ist die durch die Induktionsspule 60 vorgesehene Wärme derart, dass der karbonisierte Überzug des Werkstückes auf eine gewünschte Oberflächentemperatur und die unter dem Überzug liegenden Bereiche auf einen gewünschten Temperaturgradienten durch diese hindurch erwärmt wird. Die Energiequelle für die Induktionsspule 62 und dadurch für die Erwärmung der zweiten Heizzone 176 ist bei einer Radiofrequenz (RF) im Bereich von 100 bis 450 kHz betreibbar, welche wirksam ist, um eine geeignete Wärme der zweiten Heizzone 176 mitzuteilen und dadurch den karbonisierten Überzug des Werkstückes 42 über seine kritische Temperatur zu erwärmen, um die austenitische Struktur in dem karbonisierten Überzug des Werkstückes zu halten. In diesem Beispiel ist die verwendete Frequenz für die Austenitisierung des karbonisierten Überzuges wirksam.
Der obere Betätigungsmechanismus 58 ist somit wahlweise betätigbar, um die Supportspindel 56 aus einer vollständig zurückgezogenen Position innerhalb des Drehbetätigungsgliedes 170 zu einer ersten Position, wo es möglich ist, ein Werkstück 42 aus dem Überführungsarm 156 aufzunehmen, und dann zu einer zweiten vorbewegten Position, die in der ersten Heizzone 174 ausgerichtet ist, und dann zu einer dritten vorbewegten Position zu bewegen, die in der zweiten Heizzone 176 ausgerichtet ist.
Wenn das Werkstück 42, welches auf der Supportspindel 56 gehaltert ist, in der ersten Heizzone 174 positioniert ist, wird ein Drehbetätigungsmechanismus innerhalb des Gehäuses 170 betrieben, um die Supportspindel 56 auf ihrer Längsachse zu drehen und damit das Werkstück 42. Die Induktionsspule 60 wird gleichzeitig durch eine elektrische Quelle versorgt, die bei einer wirksamen Frequenz, wie oben erwähnt, vorgesehen ist, um geeignete Wärme der Heizzone 174 zuzuführen und dadurch das Werkstück auf eine vorbestimmte Oberflächentemperatur zu erwärmen sowie auf einen vorbestimmten Wärmegradienten durch den karbonisierten Überzug des Werkstückes. Nach einer vorbestimmten Zeit arbeitet der Drehbetätigungsmechanismus, um die Drehung der Supportspindel 56 anzuhalten, und das lineare Betätigungsglied 166 wird betrieben, um das Werkstück 42 zu einer zweiten Heizzone 176 in der Induktionsspule 62 vorzubewegen. Wieder ist der Drehbetätigungsmechanismus wirksam, um die Supportspindel 56 auf ihrer Längsachse und dadurch das Werkstück 42 mit einer vorbestimmten Drehzahl zu drehen. Wie bei dem Beispiel der Induktionsspule 60 wird dann die Induktionsspule 62 mit einer Frequenz erregt, die wirksam ist, geeignete Wärme der zweiten Heizzone 176 mitzuteilen, um dadurch den karbonisierten Überzug des Werkstückes 42 über seine kritische Temperatur zu erwärmen und das austenitische Gefüge durch bzw. über seinen karbonisierten Überzug aufrechtzuerhalten.
Sobald das Erwärmen in jeder der Induktionsspulen 60, 62 fortschreitet, wird die Temperatur des Werkstückes mittels eines zugeordneten Infrarot-(IR) Detektors 178 bzw. 180 (1) überwacht. Die Temperaturinformation wird fortlaufend dem Programmregler 100 gegeben, der mit softwaregesteuerten Algorithmen ausgestattet ist, um die Längen der betreffenden Heizzyklen zu überwachen und zu steuern. Zu diesem Zweck wird Wärmestrahlung aus einer Umfangsoberfläche des Werkstückes durch eine radial gerichtete Sichtbohrung 182 aufgenommen, die in jeder Spule und in einem Sichtteil 184 gebildet ist, welches an jeder Spule angebracht ist und sich radial über diese hinaus erstreckt. Somit ist bezüglich der Induktionsspule 60, 62 der zugeordnete IR-Detektor 180, 182 in der Lage, sinnvolle Bereiche der äußeren Umfangsoberfläche des Werkstückes längs einer Sichtlinie zu sehen, die sich durch seine zugeordnete Induktionsspule und im allgemeinen in einer Ebene der Spulenachse und das Werkstück erstreckt, wenn es für die Erwärmung richtig positioniert ist.
Nach der Einbeziehung von Tätigkeiten an der Heizstation 52 entsprechend vorstehender Beschreibung bewegt dann das lineare Betätigungsglied 166 (10) die Supportspindel 56 und das Werkstück 42, welches sie hält, über die Spulen 60, 62 hinaus und in die Abschreckmedien 64 schnell vor, die in dem Verarbeitungstank oder -kessel 66 enthalten sind. Die Abschreckmedien 64 können ein im Handel erhältliches Thermalhärtungsöl bzw. ein Öl für die Stufenhärtung auf Martensitgefüge sein, welches thermisch gesteuert wird, um das Werkstück auf einer gleichmäßigen, metastabilen austenitischen Temperatur gerade über der martensitischen Transformationstemperatur zu halten. Das Werkstück 42 bleibt in dem Abschreckmedium 64 für die Dauer aller Endformungstätigkeiten untergetaucht, wie beschrieben wird.
Wir beziehen uns jetzt insbesondere auf die 13, 14 und 15, gemäß welchen der Zahnradüberführungsmechanismus 68 durch ein lineares Betätigungsglied 190 angetrieben wird, welches in zweckmäßiger Weise auf dem Hauptrahmen 74 angebracht ist und dazu dient, eine Betätigungsstange 192 zu verlängern und einzuziehen, die im allgemeinen vertikal angeordnet ist. Ein Paar von im Abstand angeordneten, parallelen Führungsbolzen 194 ist auch geeignet auf dem Hauptrahmen 74 fixiert und ist im allgemeinen vertikal angeordnet. Ein Joch 196 ist vertikal auf den Führungsbolzen 194 mittels Drehlagern 193 bewegbar, und eine solche Bewegung ist durch die Betätigungsstange 192 wirksam, welche über eine Antriebsplatte 200 arbeitet, die eine feste Verbindung zwischen der Betätigungsstange 192 und dem Joch 196 darstellt. Ein Überführungs- oder Transferarm 202 ist an einem unteren äußeren Ende einer Stützwelle 204 befestigt, die ihrerseits von dem Joch 196 abgehängt ist. Mittels des linearen Betätigungsgliedes 190, welches über die Betätigungsstange 192 an dem Joch 196 arbeitet, ist der Transferarm 202 vertikal zwischen einer erhabenen Position mit gestrichelten Linien, wie in 15 gezeigt ist, und einer unteren Position bewegbar, die in ausgezogenen Linien gezeigt ist, wie in derselben Figur dargestellt. In 1 ist der Transferarm 202 schematisch durch ausgezogene Linien veranschaulicht, um eine erhöhte Position zu zeigen, und durch gestrichelte Linien, um eine abgesenkte Position zu zeigen.
In der angehobenen Position, wie man in gestrichelten Linien in 14 am besten sieht, ist der Transferarm 202 angeordnet, um ein Werkstück von der Supportspindel 56 aufzunehmen, unmittelbar nachdem das Werkstück von dem Heizsystem 112 in dem Abschreckmedium 64 abgelegt wurde.
Der Transferarm 202 hat einen ähnlichen Aufbau und Betrieb wie der Transfer- bzw. Überführungsarm 156. Wenn also die Supportspindel 56 in ihrer voll ausgefahrenen Lage ist und das Werkstück 42 in dem Abschreckmedium 64 gerade unter einer oberen Fläche 206 derselben hält (1 und 10), wird das lineare Betätigungsglied 190 betrieben, um den Transferarm 202 auf das Niveau des Werkstückes anzuheben, während gegenüberliegende Backen 208 in einer offenen Position gehalten sind, wobei das Werkstück 42 im allgemeinen umgeben wird, nicht aber in Eingriff steht. Wie man insbesondere gut aus den 13A und 13B sieht, ist dann ein Backenbetätigungsglied 210 in geeigneter Weise betreibbar, um eine obere Backenzahnstange 212 zwischen einem festen Anschlag 214 und einem einstellbaren Anschlag 216 zu bewegen. Ein erstes oberes Ritzel 218 auf einer vertikalen Einstellwelle 220 befindet sich in Kämmeingriff mit der Zahnstange 212 und ferner mit einem zweiten oberen Ritzel 222, welches auf einer anderen Einstellwelle 224 befestigt ist, deren Längsachse im wesentlichen parallel zu der der Welle 220 ist.
Wie man besonders gut in 13B sieht, ist ein Paar von unteren Ritzeln 226, 228 an den jeweils unteren Enden der Einstellwellen 216, 220 befestigt. Die Ritzel 226, 228 stehen gegenseitig in Eingriff, und ersteres steht in Kämmeingriff mit einer unteren Backenzahnstange 230, während letzteres in Kämmeingriff mit einer unteren Backenzahnstange 232 steht. An Stellen im Abstand von dem Stützarm 202 sind die Zahnstangen 230, 232 schwenkbar an den Backen 208 angebracht. Ferner sind alle die Bestandteile gemäß Darstellung in 13B so auf einer Verlängerung 234 (13 und 15A) der Stützwelle 204 gehaltert, dass die Bewegung der oberen Backenzahnstange 212 in einer Richtung das Öffnen der Backen 208 hervorruft, d.h. eine Bewegung zu der in 14 mit gestrichelten Linien gezeigten Position, und eine Bewegung der oberen Backenzahnstange 212 in einer entgegengesetzten Richtung veranlaßt ein Schließen der Backen in festen Eingriff mit dem Werkstück 42.
Wenn die Backen 208 fest mit dem Werkstück in Eingriff sind, wie wenn es von dem Spannfutter 164 gerade unterhalb der oberen Fläche 206 des Abschreckmediums 64 gehalten wird, wird das Spannfutter 164 entleert, und die Stützspindel 156 zieht das Spannfutter dadurch zurück, dass sie es aus dem Bereich des Werkstückes anhebt.
Daraufhin arbeitet die lineare Betätigungseinrichtung 190, wie man in 13 sieht, um das Joch zu veranlassen, aus einer angehobenen Position mit gestrichelten Linien in eine abgesenkte Position mit durchgezogenen Linien herunterzufahren.
Wenn das Joch 196 sich in der abgesenkten Position mit ausgezogener Linie gemäß Darstellung in 13 befindet, liegt der Überführungs- bzw. Transferarm 202 im allgemeinen in einer Ebene zur Aufnahme des Werkstückes durch die Durchgangsspindel 70. Damit dies jedoch geschieht, muß gemäß 14 der Transferarm 202 aus der Position mit gestrichelten Linien in die Position mit durchgezogenen Linien bewegt werden. Um diesen Betrieb zu gewährleisten, dient eine Schwenkbetätigungseinrichtung 236, die auf dem Joch 196 montiert ist, dazu, eine Schwenkzahnstange 238 zu ihrer Längsachse und von dieser fort zu bewegen. Ein Schwenkzahnrad 240, welches an dem nach innen gerichteten Ende des Transferarmes 202 befestigt ist, steht mit der Schwenkzahnstange 238 in Kämmeingriff. Bei diesem Aufbau dienen Längsbewegungen der Schwenkzahnstange 238, welche durch die Schwenkbetätigungseinrichtung 236 bewirkt werden, dazu, den Transferarm 202 zu schwenken, siehe 14, und zwar aus der Position mit gestrichelten Linien in Flucht zu dem Heizsystem 112 zu der Position mit ausgezogenen Linien in Flucht mit der Zahnradrollen-Endbearbeitungsmaschine 110 und speziell mit der Durchgangsspindel 70.
Die Durchgangsspindel 70 hat einen ähnlichen Aufbau wie Spindel 56 insofern, als sie ein expandierbares Spannfutter hat, welches mit der inneren zylindrischen Oberfläche 152 eines Werkstückes 42 in Eingriff bringbar ist. Wenn sich somit die Backen 208 des Transferarmes 202 zu einer Position derart bewegt haben, dass das Werkstück 42 über der Durchgangsspindel 70 liegt, veranlaßt der Betrieb der Durchgangs-Betätigungseinrichtung 72 ein Anheben der Spindel 70 und ihres zugeordneten Spannfutters, bis das Spannfutter in das Werkstück eintritt und mit diesem in Eingriff kommt. Daraufhin werden die Backen 208 geöffnet, die Betätigungseinrichtung 72 wird betrieben, um vorübergehend das Werkstück aus der Ebene des Transferarmes 202 abzusenken, und letzterer wird wiederum unter Betätigung der Schwenkbetätigungseinrichtung 236 in die Position der 14 mit gestrichelten Linien zurückgeschwenkt. Die Durchgangsbetätigungseinrichtung hebt dann das Werkstück 42 in eine Lage an, die im allgemeinen von gleichem Umfang oder allgemein in der gleichen Ebene wie die Wälzzahnradwerkzeuge 44, 46 liegt, wie in den 1 bis 3, 10 und 16 gezeigt ist.
Die Wälzendbearbeitungsmaschine 110 für Zahnräder weist ein Paar von gegenüberliegenden Vorschub- bzw. Zustellanordnungen 78, 80 auf, die im wesentlichen einen ähnlichen Aufbau haben, aber auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Werkstückes 42 angeordnet sind, wenn sich letzteres in der Wälzposition befindet, wie in 16 veranschaulicht ist. Jede Zustellanordnung 78, 80 weist ein Werkzeuggehäuse 82 für das Wälzen eines Zahnrades auf, um ein Wälz zahnradwerkzeug 44 bzw. 46 auf einer Antriebswelle 246 drehbar abzustützen, wobei jedes Werkzeug eine Oberfläche mit äußerem Umfangsprofil für das Wälzen der Zahnoberflächen des Zahnrades des Werkstückes 42 auf eine gewünschte äußere Gestalt im Umfangsprofil hat. Selbstverständlich wird dies, wie oben erwähnt, erreicht, während die Temperatur des Werkstückes in einem gleichmäßigen metastabilen, austenitischen Temperaturbereich gehalten wird. Es war zuvor auch schon erwähnt, dass das Werkstück 42 zuvor als ein nahezu fertig gestalteter Zahnradrohling mit Radzähnen mit Übergröße geformt wurde. Während der zu beschreibenden Tätigkeiten wird die überschüssige Zahndicke entfernt und das richtige oder gewünschte Zahnprofil erhalten.
Eine Drehantriebsbetätigungseinrichtung 248 (siehe 2 und 3) betreibt die Antriebswellen 246 für beide der Wälzzahnradwerkzeuge 44, 46 synchron über eine Kupplungstransmission 250, Verbindungswellen 252 und Verbindungen 76 für konstante Geschwindigkeit. Es versteht sich, dass die Längsachsen der Durchgangsspindel 70 und die Achsen der Wälzzahnradwerkzeuge 44, 46 nominell parallel sind. Diese Lage kann jedoch aufgrund der Einstellmechanismen 84 verändert werden, um aus dem Werkstück 42 ein richtig profiliertes Zahnrad zu erhalten. Diese Einstellmechanismen 84 werden im einzelnen unten beschrieben. Wenn die Durchgangsspindel 70 durch die Durchgangsbetätigungseinrichtung 72 in Betriebsposition angehoben wird, ist es notwendig, die Rotation des Werkstückes 42 mit der der Wälzzahnradwerkzeuge 44, 46 zu synchronisieren oder zu koordinieren. Eine solche Synchronisation kann mittels eines Schaltzahnrades 254 erhalten werden, welches zur Drehung auf der Antriebswelle 246 neben dem Wälzzahnradwerkzeug 44 abgestützt ist. Zu diesem Zweck kann gemäß Darstellung der 17, 17A und 17B das Schaltzahnrad 254 ein Vorsprung eines Schraubzahnrades mit modifizierten Zähnen 256 sein. In 17 ist der Umriß eines Ursprungszahnes durch eine Kombination von durchgezogenen und gestrichelten Linien angedeutet. Im Falle der Modifikation, die nur durch ausgezogene Linien angedeutet ist, erstreckt sich jeder Zahn von einer Wurzel 258 zu einem oberen Feld 260 und ist auf seiner Führungs- bzw. Voreilungsseite in einer Weise abgeschrägt bzw. verjüngt, dass er sich von einer Abgangslinie 262 von einer Flanke 264 über einen Kopf 266 zu einer gegenüberliegenden Abgangslinie 268 von einer gegenüberliegenden Flanke 270 erstreckt. Dieser Aufbau führt zu gegenüberliegend verjüngten Oberflächen 272, 274 auf der Eintrittsseite der Zähne 256, die als Nocken arbeiten, um das Werkstück in Synchronisation mit den Wälzzahnradwerkzeugen 44, 46 etwas zu drehen. Weil die Wälzzahnradwerkzeuge 44, 46 aufgrund der Kopplungstransmission 250 schon drehsynchronisiert sind, ist nur ein einziges Schaltrad 254 erforderlich, und in dem dargestellten Aufbau ist es willkürlich auf der dem Wälzzahnradwerkzeug 44 zugeordneten Antriebswelle plaziert worden. Gewünschtenfalls liegt es innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, das Schaltzahnrad 254 statt dessen neben dem Wälzzahnradwerkzeug 246 anzuordnen. Zwar könnten andere Mechanismen benutzt werden, um das Werkstück 242 in Flucht zu den Wälzzahnradwerkzeugen 44, 46 zu bewegen, bevor sie in Kämmeingrifflage gebracht sind, der beschriebene Aufbau ist aber der wirtschaftlichste und ist bevorzugt.
Es war oben schon erwähnt, dass der Grad der Deformation der Zahnoberflächen des Werkstückes 42 auf sehr enge Toleranzen durch präzises Überwachen und Steuern der Bewegungen jedes der zwei Wälzzahnradwerkzeuge 44, 46 bezüglich des Werkstückes 42 gesteuert werden muß. Ferner war erwähnt, dass die Werkstückachse wie auch die Achsen der zwei Wälzzahnradwerkzeuge präzise ausgerichtet sein müssen, um die hohe Führungs- und Profilgenauigkeit zu erreichen, die für Zahnräder mit Ultrahochpräzision vorgeschrieben ist. Die Einstellmechanismen 84, die in weitem Sinn oben erwähnt wurden, sorgen für die Einstellungen für die Wälzzahnradwerkzeuge 44, 46, die notwendig sind, um die gewünschte hohe Maßgenauigkeit zu erreichen.
Es war früher erwähnt worden, dass die das Werkstück 42 tragende Spindel 70 angehoben wird, d.h. in einer Durchgangsrichtung bewegt wird in eine Betriebsposition, die im allgemeinen zu den gegenüberliegenden Wälzzahnradwerkzeugen 44, 46 in gleicher Ebene bzw. mit gleichem Umfang liegt. Mit Hilfe des Schaltzahnrades 254 oder einer anderen geeigneten Einrichtung wird das Werkstück veranlaßt, mit den Wälzzahnradwerkzeugen in Kämmeingriff zu kommen. Danach werden die Wälzzahnradwerkzeuge 44, und 46 jedes gleichzeitig in einer Vorschubrichtung in einer gemeinsamen Ebene vorbewegt, die im allgemeinen die Achse der Spindel 70 und der beiden Antriebswellen 246 enthält. Die Wälzzahnradwerkzeuge 44, 46 bewegen sich jeweils nach vorn in entgegengesetzten Zustellrichtungen, die im wesentlichen senkrecht zu der Achse des Werkstückes an diametral gegenüberliegenden Orten sind und in Mittenabständen bei nahezu fertiger Bearbeitung, wodurch anfängliche Mittenabstände zwischen der Längsachse jeder Antriebswelle 246 und der Spindel 70 erreicht werden. Die Anordnungen 242, 244 bewegen ihre zugeordneten Wälzzahnradwerkzeuge 44 bzw. 46 weiter in der Zustellrichtung jedes um eine zusätzliche kleine Strecke des Mittenabstandes, wodurch die Profilarbeiten jedes Zahnradzahnes des Werkstückes 42 deformiert werden mit der sich daraus ergebenden fertig bearbeiteten Endform der Radzähne.
Am Schluß eines Anfangsformbetriebes auf einem Werkstück 42 wird das sich ergebende, endbearbeitete Zahnrad hinsichtlich der Maße studiert. Für seine Bestimmung als Ergebnis dieser Bemessungsanalyse ist es allgemeine Praxis, dass Änderungen an dem Profil der Zahnoberflächen vorgenommen werden müssen, bevor ein schließlich akzeptables Zahnrad erreicht wird. Aus diesem Grunde erfolgen Einstellungen an der relativen Positionierung zwischen den Wälzzahnradwerkzeugen 44, 46 und dem Werkstück 42.
Die einzelnen Bestandteile für jede der Zustellanordnungen 78, 80 sind im wesentlichen ähnlich. Deshalb wird die Beschreibung im wesentlichen auf die Zustellanordnung 78 begrenzt, wobei sich aber versteht, dass sich diese Beschreibung auch auf die Zustellanordnung 80 bezieht, wenn nichts anderes bemerkt ist. Ein Förderwagen 276 (2 und 3) ist auf den Lagerelementen 85 seitlich bewegbar, wie im allgemeinen durch den Doppelpfeil 278 dargestellt ist. Ein Rahmen 280 der Zustellanordnung ist seinerseits an dem Förderwagen 276 befestigt und ist von diesem abgehängt. Ein Stützblock 282 ist auf dem Rahmen 280 der Zustellanordnung angebracht, dann ist eine Spiraleinstellplatte 284 an dem Stützblock 282 befestigt, und dann ist eine parallele Einstellplatte 286 auf der Platte 284 angebracht. Schließlich ist das gegabelte Gehäuse 82 des Wälzzahnradwerkzeuges auf der Einstellplatte 286 angebracht. Der Montageaufbau zwischen jedem aufeinanderfolgenden Paar von Bestandteilen unterscheidet sich, um eine unterschiedliche Bewegungsart des Wälzzahnradwerkzeuges 44 bezüglich des Werkstückes 42 vorzusehen. Betrachtet man 16, dann ist insbesondere die Spiraleinstellplatte 284 relativ zu dem Anordnungsrahmen 280 (und Stützblock 282) in einer Weise bewegbar, wie durch den bogenförmigen Doppelpfeil 288 angezeigt ist. Die Bewegung dieser Art kann wirksam das Wälzzahnradwerkzeug 44 aus einer gemeinsamen Ebene heraus einstellen, welche durch die Achsen der Antriebswellen 246 und der Durchgangsspindel 70 bestimmt ist. Der Stützblock 282 ist in geeigneter Weise an dem Rahmen 280 der Zustellanordnung befestigt, zum Beispiel durch Befestigungseinrichtungen 285.
In ähnlicher Weise ist eine parallele Einstellplatte 286 auf der Spiraleinstellplatte 284 für eine relative Bewegung angebracht, wie allgemein durch einen gebogenen Doppelpfeil 290 dargestellt ist. Die Einstellung des Wälzzahnradwerkzeuges 44 wird dadurch innerhalb einer gemeinsamen Ebene erreicht, welche die Längsachsen der Antriebswelle 246 und der Durchgangsspindel 70 enthält.
Schließlich ist das Gehäuse 82 des Wälzzahnradwerkzeuges relativ zu der parallelen Einstellplatte 246 in Richtungen bewegbar, welche durch einen Doppelpfeil 292 dargestellt sind, weshalb das Wälzzahnradwerkzeug 44 entlang seiner eigenen Drehachse relativ zu dem Werkstück bewegbar ist.
Der diese verschiedenen Bewegungen des Wälzzahnradwerkzeuges 44 relativ zu dem Werkstück 42 erlaubende Aufbau wird nun in größerer Einzelheit beschrieben.
Es wird nun Bezug auf die 16 und 18 bis 22 für eine Beschreibung des Spiraleinstell- und Sperrmechanismus genommen. Es war zuvor erwähnt, dass der Stützblock 282 auf dem Rahmen 280 auf der Zustellanordnung angebracht ist und gegen Bewegung in Richtungen im wesentlichen fest ist, die parallel zur Drehachse des Wälzzahnradwerkzeuges 44 liegen. Der Stütz block 282 hat eine im wesentlichen ebene Blockoberfläche 294 (siehe insbesondere 19), die im allgemeinen dem Gehäuse 82 des Wälzzahnradwerkzeuges zu gerichtet ist. Für seinen Teil hat die Spiraleinstellplatte 284 eine im wesentlichen ebene Schwenkoberfläche 296, die im allgemeinen von gleichem Umfang wie die ebene Blockoberfläche 294 ist und mit dieser gleitbar in Eingriff steht.
Eine zentral angeordnete Schwenkspindel 298, die mit der Spiraleinstellplatte 284 einstückig ist und von der Schwenkoberfläche 296 vorspringt, ist gleitbar in einer passenden Schwenkbohrung 300 aufgenommen, die mit einer Ausnehmung aus der Blockoberfläche 294 versehen ist. Auf diese Weise sind der Stützblock 282 und die Spiraleinstellplatte 284 für eine bestimmte Schwenkbewegung der Schwenkoberfläche 296 auf der ebenen Blockoberfläche 294 um eine Achse außerhalb der Ebene miteinander verbunden, wodurch das Einstellen der Achse des Wälzwerkzeuges 44 in einer vertikalen Ebene erlaubt ist, die senkrecht zu der Ebene verläuft, welche die Wälzwerkzeuge 44, 46 und das Werkstück 42 enthält.
Eine Spiraleinstellstange 302 verbindet den Stützblock 282 und die Spiraleinstellplatte 286 und kann wahlweise die Spiraleinstellplatte auf dem Stützblock bewegen. Der Stützblock ist mit einem mittigen Hohlraum 304 gebildet (22), der gegen eine geometrische Mitte desselben versetzt ist, wie durch die Schwenkbohrung 300 bestimmt. Eine durchgehende Bohrung 306 erstreckt sich zwischen einer äußeren Oberfläche 308 des Stützblockes und dem zentralen Hohlraum 304 und dient der drehbaren Aufnahme der Einstellstange 302.
Die Spiraleinstellplatte 284 ist mit einer quer durchgehenden Bohrung 310 (22) gebildet, welche mit dem zentralen Hohlraum 304 in dem Stützblock 282 Verbindung schafft. Ein Einstellstift 312 ist mit Passung in der durchgehenden Bohrung 310 aufgenommen und ragt in den zentralen Hohlraum 304, wo er mit einem Dübelteil 314 in zusammengepaßtem Eingriff steht. Genauer ist der Einstellstift 312 mit einer Querbohrung 316 in Paßeingriff, welche in dem Dübelteil 314 gebildet ist. Das obere Ende des Dübelteils 314 ist bei 318 mit Gewinde versehen und steht mit einer Gewindebohrung 320 in Gewindeeingriff, die in einem unteren Ende der Spiraleinstellstange 302 gebildet ist.
Mittels dieses Aufbaues wirkt die Drehung der Spiraleinstellstange 302 in jeder Richtung, wie durch einen kreisförmigen Doppelpfeil 322 angedeutet ist, um die Spiraleinstellplatte 284 und eventuell das Wälzzahnradwerkzeug 44 auf dieser um einen Achse zu drehen, deren Mittelpunkt durch die Schwenkspindel 298 bestimmt wird und in einer Ebene liegt, welche durch die Achsen eines Wälzzahnradwerkzeuges 44 und des WErkstückes 42 definiert ist.
Sobald die Spiraleinstellplatte 284 zu einer gewünschten Position relativ zu dem Stützblock 282 bewegt wurde, werden nach Betätigung der Spiraleinstellstange 302 zwei Paare von Spiralsperrstangen 324, 326 betrieben, um die Spiraleinstellplatte in ihrer ausgewählten Ausrichtung zu befestigen. Jede der Sperrstangen 324, 326 ist drehbar in einer zugeordneten, durchgehenden Bohrung 328 in dem Stützblock 282 und in anderen zugeordneten Drehlagerblocks 330 gelagert, die mit dem Stützblock 282 einstückig sind und in einen zentralen Hohlraum 332 des Stützblockes an im Abstand angeordneten Stellen vorspringen. Man kann sehen, dass die Sperrstangen 324 länger sind als die Sperrstangen 326, wobei erstere Sperrmuttern 334 zugeordnet sind ( 23) und letztere Sperrmuttern 336 (23A) zugeordnet sind. Der Stützblock 282 ist mit vier im wesentlichen parallelen, im Abstand angeordneten Sperrbohrungen 338 neben seinen Ecken gebildet. Die Sperrbohrungen 338 verlaufen senkrecht zu der Achse, welche durch die durchgehende Bohrung 328 und die Drehlagerblock 330 bestimmt ist, und sind mit einer gleichen Anzahl zugeordneter Sperrbohrungen 340 ausgerichtete, die in der Spiraleinstellplatte 284 geformt sind. Die Sperrbohrungen 340 erstrecken sich durch Sperrleisten 342, die ein Teil der Spiraleinstellplatte 284 sind und speziell zwischen die Schwenkoberfläche 296 und eine Sperrleistenoberfläche 344. Kegelräder 346 sind an den Enden der Sperrstangen 324, 326 befestigt und stehen in Kämmeingriff mit Kegelrädern 348, die an einem Ende der Bolzenteile 350 befestigt sind, deren anderes Ende mit einer der zugeordneten Sperrmuttern 334 in Gewindeeingriff steht.
Aufgrund dieses Aufbaues ist die Drehung in einer Richtung jeder der Sperrstangen 324, 326 um ihre Längsachse, wie durch die doppelten gebogenen Pfeile 352 dargestellt ist, wirksam, um die Sperrmuttern in Sperreingriff mit ihrem zugeordneten Sperrleistenoberflächen 344 zu bewegen, und die Drehung in der entgegengesetzten Richtung ist wirksam, um die Muttern aus dem Sperreingriff mit den Oberflächen 344 heraus zu bewegen. Wie man in 21 sieht, sind die Sperrbohrungen 338, 340 etwas länglich, um die Schwenkbewegung der Spiraleinstellplatte 284 auf dem Stützblock 282 unterzubringen.
Wir betrachten nun den Mechanismus für die wahlweise Einstellung des Werkzeuggehäuses 82 für das Wälzen des Zahnrades und mit diesem das Wälzzahnradwerkzeug 44 in einer gemeinsamen Ebene, welche die Werkzeug- und Werkstückachsen enthält, um das Wälzzahnradwerkzeug in die Lage zu versetzen, eine gewünschte Ausrichtung relativ zu dem Werkstück einzunehmen. Zu diesem Zweck wenden wir uns nun den 16, 18, 19, 20 und 24 zu. Wie man aus der vorhergehenden Beschreibung versteht, ist die Spiraleinstellplatte 284 auf dem Rahmen 280 der Zustellanordnung über den Stützblock 282 angebracht und gegen die Bewegung in der Richtung der Achse des Wälzzahnradwerkzeuges 44 fest. Die Spiraleinstellplatte 284 hat eine konkave zylindrische Oberfläche 354, die im allgemeinen dem Gehäuse 82 des Wälzzahnradwerkzeuges zugewandt ist. Die Oberfläche 354 hat eine längliche, in der Ebene liegende, horizontale Achse, die im allgemeinen senkrecht zu der Ebene der Achsen des Werkzeuges 44 und des Werkstückes 42 ist. Eine parallele Einstellplatte 286 hat eine konvexe zylindrische Oberfläche 356 von demselben Umfang und in Gleiteingriff mit der konkaven zylindrischen Oberfläche 354. Eine Keilverbindung ist zwischen der parallelen Einstellplatte und der Spiraleinstellplatte für eine definierte Gleitbewegung der konvexen zylindrischen Oberfläche 356 auf der konkaven zylindrischen Oberfläche 354 vorgesehen. Wie man insbesondere gut in den 19 und 24 sieht, ist ein Paar von Keilen 358 auf der parallelen Einstellplatte 286 unter Vorspringen nach außen gegen die Spiraleinstellplatte 284 aus der Oberfläche 356 in Eingriff mit jeweils bogenförmigen Nuten 360, die aus der Oberfläche 354 in der Platte 284 durch Ausnehmungen gebildet sind. Die Nuten 360 und ihre dazu passenden Keile 358 liegen im allgemeinen in einer Ebene, welche die Drehachse des Wälzzahnradwerkzeuges 44 und des Werkstückes 42 enthält. Eine Einstellstange 362 verbindet die parallele Einstellplatte 286 mit der Spiraleinstellplatte 284 und ist im Betrieb in der Lage, wahlweise die erstere relativ zu der letzteren zu bewegen. Die Spiraleinstellplatte 284 ist mit einem zentralen Hohlraum 364 (24) versehen, und eine durchgehende Bohrung 365 erstreckt sich zwischen einer äußeren Oberfläche 366 und dem zentralen Hohlraum.
Ein Einstellstift 368 (24) ist auf der parallelen Einstellplatte 286 mittels Festsitz in einer durchgehenden Bohrung 370 befestigt. Der Einstellstift 368 ragt aus der konvexen zylindrischen Oberfläche 356 in den zentralen Hohlraum 364 der Spiraleinstellplatte vor. Ein Dübelteil 372 weist eine Querbohrung 374 auf, welche das Ende des aus der Oberfläche 356 vorstehenden Einstellstiftes 368 mit Passung aufnimmt. Das Dübelteil 372 hat auch eine Gewindebohrung 376 für den Eingriff mit dem untersten Gewindeende einer Einstellstange 362.
Aufgrund dieses Aufbaues ist die Drehung der Einstellstange 362 um ihre Längsachse, wie durch den gebogenen Doppelpfeil 378 angedeutet ist, wirksam, um die parallele Einstellplatte 286 relativ zu der Spiraleinstellplatte 284 um die in der Ebene liegende Achse zu bewegen, wie vorstehend definiert ist. Wie bei dem Beispiel der Spiraleinstellplatte 284 ist ein Sperrmechanismus vorgesehen, welcher die parallele Einstellplatte 286 und die Spiraleinstellplatte 284 verbindet, um wahlweise die parallele Einstellplatte in einer gewünschten Ausrichtung in der gleichen Ebene zu befestigen. Zu diesem Zweck erstreckt sich, insbesondere gemäß Darstellung in 25, ein Paar von parallelen, durchgehenden Bohrungen 380 zwischen der äußeren Oberfläche 366 und dem zentralen Hohlraum 364. Mit jeder der durchgehenden Bohrungen 380 ist ein Paar von Futterblöcken 382 ausgerichtet, welche sich in den Hohlraum 364 erstrecken und der Drehaufnahme einer länglichen Sperrstange 384 dienen.
Die Spiraleinstellplatte 284 ist auch mit zwei Paaren von im wesentlichen parallelen, im Abstand angeordneten Sperrbohrungen geformt, die sich zwischen dem zentralen Hohlraum 364 und der konkaven zylindrischen Oberfläche 354 erstrecken. Eine parallele Einstellplatte 286 hat eine im wesentlichen flache Oberfläche 388 gegenüber der konvexen zylindrischen Oberfläche 356 sowie zwei Paare von axial ausgerichteten Schulterbohrungen 390 und Querbohrungen 392, wobei jede zugeordnete Schulter- und Querbohrung eine ringförmige Schulter 394 dort bestimmen, wo sie sich schneiden. Die Schulterbohrungen 390 stehen in Verbindung mit der flachen Oberfläche 388, und die Querbohrungen stehen in Verbindung mit der konvexen zylindrischen Oberfläche 356, und jedes proximale bzw. nahe Paar von Schulterbohrungen 390 und Querbohrungen 392 ist im allgemeinen mit einer zugeordneten Sperrbohrung 386 ausgerichtet. Ein Bolzenteil 396 mit einer Längsachse, die im allgemeinen senkrecht zu der Achse des Wälzzahnradwerkzeuges 44 verläuft, ist drehbar in jeder der Sperrbohrungen 386 aufgenommen oder gelagert und ist bei 398 an einem entfernten Ende von der Spiraleinstellplatte 284 mit Gewinde versehen und im allgemeinen von gleichem Umfang mit der Schulterbohrung 390. Ein Paar von längs im Abstand angeordneten Kegelrädern 100 ist drehbar auf jedem der Futterblöcke 382 angebracht, um mit jeder der die Sperrstange aufnehmenden, durchgehenden Bohrungen 380 axial in Flucht zu sein. Jedes Kegelrad 400 ist einstückig mit einer hohlen Bolzenwelle 402, die innen mit einem Keil oder einer Nut versehen ist. An einem Ende gegenüber dem Gewindeende 398 der Bolzenteile 396 ist ein Kegelrad befestigt, welches mit einem der Kegelräder 400 zugeordnet in Kämmeingriff steht. Jede Sperrstange 384 hat äußere Keilnuten bzw. Schiebekeile 406 an im Abstand angeordneten Stellen in dem zentralen Hohlraum 364.
Eine Mutter 408 steht in Gewindeeingriff mit dem Gewindeende 398 jedes Bolzenteils 396 und steht seinerseits mit einem Scheibenlager 410 in Eingriff, welches eine flache Oberfläche hat, die mit der Ringschulter 394 in Eingriff steht, sowie eine konkave Kugellagerfläche, die mit der konvexen Kugellagerfläche der Mutter in Eingriff steht.
Die Sperrstange 384 ist sowohl längs beweglich, wie durch den Doppelpfeil 410 dargestellt ist, als auch drehbar, wie durch einen gebogenen Doppelpfeil 414 angedeutet ist (25).
Die Muttern 408 werden beide einzeln festgezogen oder gelöst, indem zuerst die Sperrstange 384 längs bewegt wird, um einen der außen mit Keilnut bzw. Schiebekeil versehenen Bereiche 406 in Kämmeingriff mit den inneren Schiebekeilen bzw. Keilnuten bei einer der Bolzenwellen 402 zu positionieren. Dann wird die Sperrstange 384 in der geeigneten Richtung gedreht, um die zugeordnete Mutter 408 entweder festzuziehen oder zu lösen. Ein ähnliches Verfahren wird entweder zum Lösen oder Festziehen jeder der anderen Muttern durchgeführt.
Die kugelförmigen Lageroberflächen zwischen jeder Mutter 408 und ihrem zugeordneten Scheibenlager 410 sind vorgesehen, um die relative Bewegung zwischen der parallelen Einstellplatte 286 und der Spiraleinstellplatte 284 unterzubringen, welche von dem Betrieb der Einstellstange 362 stammt.
Der Stellungseinstellmechanismus der Erfindung weist auch einen axialen Einstellmechanismus für das wahlweise Bewegen des Gehäuses 82 des Wälzzahnradwerkzeuges längs der Werkzeugachse auf, um es dem Wälzzahnradwerkzeug 44 zu ermöglichen, eine gewünschte Ausrichtung relativ zu dem Werkstück 42 einzunehmen. Aus der vorstehenden Beschreibung ist klar, dass die Einstellplatte 286 auf dem Rahmen 280 der Zustellanordnung befestigt ist über den Stützblock 282, die Spiraleinstellplatte 284 und die parallele Einstellplatte 286, derart, dass sie gegen eine Bewegung in Richtung der Achse des Wälzzahnradwerkzeuges 44 fest ist. Für eine ausführliche Beschreibung des axialen Einstellmechanismus wenden wir uns jetzt in erster Linie den 16, 18-20, 28 und 29 zu.
Ein Keilmechanismus verbindet das Gehäuse 82 des Wälzzahnradwerkzeuges und die parallele Einstellplatte 286, um die relative Bewegung zwischen diesen auf eine Richtung parallel zur Achse des Wälzzahnradwerkzeuges einzudämmen. Zu diesem Zweck ist ein Keilschlitz 416 in der flachen Oberfläche 388 der parallelen Einstellplatte 286 gebildet, deren Achse parallel zu der des Wälzzahnradwerkzeuges 44 verläuft. Keile 418 sind einstückig mit dem Gehäuse 82 und stehen nach außen von einer ebenen Oberfläche 420 (29) vor und sind mit der Drehachse des Wälzzahnradwerkzeuges 44 ausgerichtet. Die Keile 418 haben eine solche Größe, dass sie bei minimalem Spiel längs des Keilschlitzes 416 gleitbar sind. Ein Joch 422 ist einstückig mit dem Gehäuse 82 des Wälzzahnradwerkzeuges und steht von diesem nach außen in einer Richtung gegen den Rahmen 280 der Zustellanordnung vor, um im allgemeinen von gleichem Umfang wie die parallele Einstellplatte 286 zu sein. Wie man besonders gut in den 28, 28A und 28B sieht, hat das Joch 422 drei parallele, durchgehende Bohrungen 424, 426 und 428 und eine Eingriffsoberfläche 430, die in einer Ebene quer zu den Bohrungsachsen liegt. Die Achsen der Bohrungen 424, 426 und 428 verlaufen im allgemeinen parallel zu den Achsen des Wälzzahnradwerkzeuges 44, und die Bohrung 426 hat eine koaxiale Ringausnehmung 432.
Eine längliche Einstellstange 434 erstreckt sich in geeigneter Weise durch die Bohrung 426 und hat ein Gewindeende 436, welches in den oberen Bereichen der parallelen Einstellplatte 286 mit einer Gewindebohrung in Gewindeeingriff steht. Ein ringförmiger Vorsprung 438 auf der Einstellstange 434 wird frei in der ringförmigen Ausnehmung 432 aufgenommen. Aufgrund des soeben beschriebenen Aufbaues ist die Drehung der Einstellstange 434 um ihre Längsachse, wie durch den gebogenen Doppelpfeil 440 gezeigt ist, wirksam, um das Gehäuse 82 des Wälzzahnradwerkzeuges anzuheben oder abzusenken und mit diesem das Werkstück 44 in Richtungen parallel zu der Werkzeugachse.
Ein Paar von Sperrstangen 442, 444 ähnlich der Einstellstange 434 erstreckt sich gleitbar durch die Bohrung 424 bzw. 428 in dem Joch 422, auch in Richtungen im allgemeinen parallel zu der Werkzeugachse. Jede der Sperrstangen 442, 444 weist ein Gewindeende 446 auf, welches mit einer zugeordneten Gewindebohrung 448 in den oberen Bereichen der parallelen Einstellplatte 286 in Gewindeeingriff steht. Jede der Sperrstangen 442, 444 hat ein ringförmiges Schulterteil 450 an einer Stelle im Abstand von dem Gewindeende 446. Wenn das Gehäuse 82 eine gewünschte Position relativ zu der parallelen Einstellplatte 286 erhalten hat, werden die Sperrstangen 442, 444 um ihre Längsachsen gedreht, bis die Schulterteil 450 mit der Eingriffsoberfläche 430 des Joches 422 in Eingriff treten. Ein solcher Eingriff dient dem Sperren bzw. Verriegeln des Gehäuses 82 gegen eine weitere Bewegung bis zu der in der Zukunft liegenden Zeit, bei welcher eine solche Bewegung gewünscht ist. Daraufhin können die Sperrstangen 442, 444 in den entgegengesetzten Richtungen gedreht werden, um die ringförmigen Schulterteile 450 von der Eingriffsoberfläche 430 außer Eingriff zu bringen, wodurch das Gehäuse 82 für eine gewünschte Bewegung relativ zu der parallelen Einstellplatte 286 frei wird.
Entsprechend der vorstehenden Erläuterung kann jede Zustellanordnung 78,80 in Betriebslage bezüglich des Werkstückes 42 durch eine separate Zustell-Betätigungseinrichtung 88 vorbewegt werden. Ein solcher Aufbau ist in 2 veranschaulicht und erfordert, dass der Regler 100 den Betrieb beider Betätigungseinrichtungen richtig überwacht, um sicherzustellen, dass sie in einer koordinierten Weise arbeiten. Eine Alternative zu einem solchen Aufbau ist in 3 dargestellt. In diesem letzteren Beispiel wird nur eine Zustellbetätigungseinrichtung 88 für den Betrieb beider Zustellanordnungen 78, 80 verwendet. Dies ist erwünscht, um die Anfangskosten der Hardware und die danach folgende Wartung zu verringern und das System zu vereinfachen. Ein koordinierender Mechanismus 452 zur Erreichung diese Zieles wird nun beschrieben.
Zu Anfang wenden wir uns 3 zu, nach welcher eine einzige Zustellbetätigungseinrichtung 88 auf einem Querrahmenteil 454 montiert ist, welches ein einstückiger Teil des Hauptrahmens 74 ist, für die Zustell- und Außer-Zuführbewegung, wie durch einen Doppelpfeil 456 angedeutet ist. Dies wird in einer im wesentlichen reibungsfreien Weise erreicht, wie durch eine geeignete Lagerpackung 458 vorgesehen ist, die zwischen der Betätigungseinrichtung und dem Querrahmenteil angeordnet ist.
Wie man deutlicher in den 30 und 31 sieht, welche schematisch den Aufbau und den Betrieb des Koordinierungsmechanismus 452 zeigen, weist die Betätigungseinrichtung 88 einen Zylinder 460, einen Kolben 462 und eine Betätigerstange 464 auf, die sich gleitbar durch eine Betätigerplatte 466 erstreckt, an welcher der Zylinder 460 befestigt ist. Die Betätigerstange 464 erstreckt sich auch gleitbar durch die Seitenwand des Bearbeitungstanks 66, aber abgedichtet in einer Weise, dass die Unversehrtheit des Bearbeitungstanks sichergestellt ist. Ein Ende der Betätigerstange 464 entfernt von dem Kolben 462 ist durch Bolzen 468 an dem Rahmen 280 der Zustellanordnung, welcher der Zustellanordnung 80 zugeordnet ist, befestigt.
Ein Paar von länglichen, im Abstand angeordneten, parallelen Synchronisierstangen ist durch Muttern 472 an dem Rahmen 280 der Zustellanordnung 78 angebracht. Ihre gegenüberliegenden Enden sind durch Muttern 474 in ähnlicher Weise an dem Stützteil 466 angebracht. Der der Zustellanordnung 80 zugeordnete Rahmen 280 ist gleitbar auf den Synchronisierungsstangen 470 angebracht. Speziell erstrecken sich die Stangen 470 in gleitbarer Weise durch vorgesehene Bohrungen 476. Beim Betrieb der Zustellbetätigungseinrichtung 88, durch welchen sich ein Kolben 462 aus der Position bewegt, die in 30 gezeigt ist, zu jener, die in 30A gezeigt ist, bewegt sich die Betätigerstange 464 in ähnlicher Weise nach links und trägt den Rahmen 280 der Zustellanordnung 80 mit sich. In ähnlicher Weise bewegt sich in Reaktion darauf die Betätigerplatte 466 nach rechts (siehe 30A im Vergleich zu 30) und bewegt aufgrund der Synchronisierungsstangen 470 auch den Rahmen 280 der Zustellanordnung 78 nach rechts. Tatsächlich werden die entgegengesetzten inkrementellen Bewegungen der entgegengesetzten Rahmen 280 derart ausgeglichen, dass die Zustellbewegung der Wälzzahnradwerkzeuge 44, 46 auch ausgeglichen wird. Als weitere Sicherheit für das Ausgleichen der inkrementellen Zustellbewegungen der Zustellanordnungen 78, 80 kann ein Paar von Zahnstangen- und Ritzelvorrichtungen 476, 478 zwischen den entgegengesetzten Gehäusen 82 des Wälzzahnradwerkzeuges angeordnet sein. Speziell weist jede Zahnstangen- und Ritzelvorrichtung 476, 478 ein Paar von im Abstand angeordneten, parallelen, länglichen Zahnstangen 480, 482 mit einem Zwischenritzel 484 auf, welches mit den Zahnstangen in Kämmeingriff steht. Die Zahnstange 480 ist durch eine Befestigungseinrichtung 486 an einem der Gehäuse 82 fest, und ihr gegenüberliegendes Ende ist bei 488 drehbar an dem gegenüberliegenden Gehäuse 82 gelagert. Die Zahnstange 482 ist in derselben Weise angebracht, aber ihre befestigten und drehbar gelagerten Enden befinden sich gegenüber denen der Zahnstange 48. Ein ähnlicher Aufbau ist bezüglich der Zahnstangen- und Ritzelvorrichtung 478 vorgesehen. Der Kämmeingriff zwischen den Ritzeln 484 und ihren zugeordneten Zahnstangen 480, 482 sorgt wirksam für die Sicherheit, dass die inkrementelle Zustellbewegung, welche der Zustellanordnung 78 mitgeteilt wird, ebenso der Zustellanordnung 80 mitgeteilt wird. Auf diese Weise sind alle auf dem Werkstück 42 an diametral gegenüberliegenden Stellen durchgeführten Tätigkeiten sicherlich gleichmäßig.
Wie man in 33 sieht, sind alle Einstell- und Betätigungsstangen an ihren oberen Enden über Universalverbindungen 490 mit entfernten Betätigungsstangen 492 verbunden. Auf diese Weise können alle Positionier- und Sperrtätigkeiten durch Fernbedienung erfolgen, von einer zentralen Stelle. Wie man auch in 33 sieht, ist eine kardanisch aufgehängte Montageverstrebung 494 gegebenenfalls zwischen jedem Gehäuse 82 des Wälzzahnradwerkzeuges und dem Hauptrahmen 74 positioniert, um eine zusätzliche Abstützung gegen die Durchlaufrolle zu schaffen.
Während des Betriebes des Mechanismus 110 für die Zahnradrollenendbearbeitung werden verschiedene Messungen kontinuierlich unter Führung des Reglers 100 vorgenommen. Geeignete Tätigkeiten werden dann durchgeführt. Unter Betrachtung von 2 ist zum Beispiel beim Betrieb der Durchgangsbetätigungseinrichtung 72 ein geeigneter Sensor 520 für den Durchgangsdruck vorgesehen, um die Kraft abzufühlen, welche dem Eintritt des Werkstückes 42 in der Durchgangsrichtung widersteht. Wenn die dadurch gemessene Kraft einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird der Betrieb der Betätigungseinrichtung 72 unterbrochen, wodurch eine Bedienungsperson die Möglichkeit erhält, den Grund für das Problem zu bestimmen und die Sache zu korrigieren. In ähnlicher Weise kann eine geeignete Kraftmeßdose 525 (2) für das Abtasten der Kraft vorgesehen sein, welche dem Eintritt des Werkstückes in der Zustellrichtung widersteht. Wiederum wird der Regler 100 tätig, um den Betrieb der Zustellbetätigungseinrichtung 88 eine gewünschte Zeit lang zu unterbrechen, um das Problem zu lokalisieren und zu korrigieren. Zusätzlich ist ein Drehmomenten- oder Strommonitor 524 in geeigneter Weise vorgesehen, um das Drehmoment abzufühlen, welches der Drehung der Wälzzahnradwerkzeuge 44, 46 während des Kämmeingriffes mit dem Werkstück 42 widersteht. Wiederum wird der Regler 100 tätig, um den Betrieb der Drehantriebsbetätigungseinrichtung 248 eine ausreichende Zeit lang zu unterbrechen, um die Schwierigkeit zu lokalisieren und zu korrigieren.
Nach Schluß der Endgestaltungstätigkeiten, welche durch den Zahnradwälz-Endbearbeitungsmechanismus 110 durchgeführt werden, wird ein Zahnradüberführungs- bzw. -tansfermechanismus 96, der im wesentlichen einen ähnlichen Aufbau hat wie der Zahnradüberführungsmechanismus 68, betrieben, um das Werkstück 42 von der Durchgangsspindel 70 zurückzuladen und dann zu der Schaltabschreckstation 98 zuzuführen. Die Schaltabschreckstation 98 weist einen Tank oder Kessel 496 auf, der ein thermisch gesteuertes, flüssiges Arbeitsmedium 498 enthält, das ähnlich dem Abschreckmedium 64 ist, welches in dem Verarbeitungstank 66 benutzt wird. In diesem Beispiel wird das Arbeitsmedium 498 auf einer im wesentlichen gleichförmigen Temperatur im Bereich von etwa 50°F bis 150°F gehalten, wobei dieser Bereich im weitesten Sinne als „Zimmertemperatur" angesehen wird. Der Kessel 496 ist in Bezug auf das System so positioniert, dass der Zahnradüberführungsmechanismus 96 immer in der durch die Einfassung 99 vorgesehenen inerten Atmosphäre verbleibt. Wie man in den 1, 10 und 10A sieht, wird ein Überführungsarm 500 des Zahnradtransfermechanismus 96 angehoben, bis er über einem oberen Rand 502 des Bearbeitungstanks 66 liegt, wobei die Backe 504 positioniert wird, welche das Werkstück 42 über und in Linie zu einer geeigneten Spindel 506 des Zahnradaufnahmekarussells 508 hält. Die Backen 504 werden dann so betätigt, dass sie das Werkstück auf die Spindel 506 freigeben, welches in diesem Stadium des Betriebes ein fertig gestaltetes Zahnrad ist. Zur rechten Zeit bewegt sich das fertige Werkstück durch das Arbeitsmedium 498 nach unten, bis es auf das Karussell 508 zu liegen kommt oder auf einem vorhergehenden, fertig gestalteten Zahnrad 42. Vorzugsweise wird das Karussell 508 veranlaßt, sich um eine Nabe 510 zu drehen. Diese Bewegung verursacht ein gewisses Maß an Berührtätigkeit des Arbeitsmediums 498 und führt die fertigen Werkstücke auch zu einer Ausgangsstelle 512 außerhalb des Gehäuses 99.
Während bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Detail offenbart wurden, ist es für Fachleute offensichtlich, dass verschiedene andere Modifikationen an den dargestellten Ausführungsformen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung, so wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Endformen von Zahnradzähnen eines hochbelastbaren Hochleistungsstahlzahnrades, wobei das Verfahren aufweist: in einer kontrollierten metastabilen austenitischen Umgebung, Drehen erster und zweiter Wälzzahnradformwerkzeuge (44, 46) auf ersten bzw. zweiten Achsen, wobei die ersten und zweiten Achsen im Allgemeinen parallel voneinander beabstandet sind und wobei jedes Wälzzahnradformwerkzeug eine äußere profilierte Umfangsfläche aufweist, die sich zwischen voneinander beabstandeten Seitenflächen erstreckt, drehbares Unterstützen eines Werkstücks (42) auf einer dritten Achse, wobei die dritte Achse im Allgemeinen parallel zu den ersten und zweiten Achsen in der kontrollierten metastabilen austenitischen Umgebung ist, wobei das Werkstück einen endformnahen Hochleistungsstahlzahnradrohling aufweist, der eine äußere profilierte Umfangsfläche mit einer Mehrzahl von Zahnradzähnen aufweist und die sich zwischen den voneinander beabstandeten Seitenflächen erstreckt, wobei das drehbare Unterstützen des Werkstücks auf der dritten Achse ein Anordnen des Werkstücks längs der dritten Achse umfasst, so dass die äußere profilierte Umfangsfläche des Werkstücks nach Art eines Zahneingriffs mit den ersten und zweiten Wälzzahnradformwerkzeugen in Eingriff tritt und im wesentlichen koextensiv zu den ersten und zweiten Wälzzahnradformwerkzeugen in einer im wesentlichen zu der dritten Achse parallelen Durchgangsrichtung angeordnet ist, nachdem das Werkstück und die ersten und zweiten Wälzzahnradformwerkzeuge im wesentlichen in Zahneingriff miteinander sind, Zustellen der ersten und zweiten Wälzzahnradformwerkzeuge in einer gemeinsamen Ebene, die im Allgemeinen die ersten, zweiten und dritten Achsen aufweist, in entsprechend entgegengesetzten Zustellrichtungen, die im wesentlichen senkrecht zu der dritten Achse an diametral gegenüberliegenden Orten liegen und mit endformnahen Mittenabständen, wodurch anfängliche Mittenabstände zwischen den ersten und dritten Achsen bzw. den zweiten und dritten Achsen gebildet werden, und Fortsetzen des Zustellens der ersten und zweiten Wälzzahnradformwerkzeuge in ihrer entsprechenden Zustellrichtung jeweils um einen zusätzlichen Schritt an Mittenabstand, wodurch die Zahnradzähne der äußeren profilierten Umfangsfläche des Werkstücks deformiert werden, was zu einer Endform der Zahnradzähne führt.
Verfahren nach Anspruch 1, darüber hinaus mit: Bereitstellen einer individuellen Zustellanordnung für jedes der ersten und zweiten Wälzzahnradformwerkzeuge, Bereitstellen eines einzigen Zustellstellgliedmittels zum gleichzeitigen Betreiben sowohl der ersten als auch der zweiten Zustellanordnungen und Betreiben der Zustellstellgliedmittel, um die ersten und zweiten Wälzzahnradformwerkzeuge in ihren entsprechenden Zuführrichtungen um gleiche Schrittabstände und mit gleichen Zuführraten zuzustellen.
Verfahren nach Anspruch 2, darüber hinaus mit mindestens einem der folgenden Schritte: Selektives Einstellen der Wälzzahnradformwerkzeuge längs der ersten bzw. zweiten Achsen, so dass eine gewünschte Orientierung in Bezug auf das Werkstück eingenommen wird, Selektives Einstellen der Wälzzahnradformwerkzeuge in der gemeinsamen Ebene, so daß eine gewünschte Orientierung in Bezug auf das Werkstück eingenommen wird, Selektives Einstellen der Wälzzahnradformwerkzeuge aus der gemeinsamen Ebene, so dass eine gewünschte Orientierung in Bezug auf das Werkstück angenommen wird und nach dem Abschluss eines oder mehrerer der selektiven Einstellschritte, Sichern der Wälzzahnradformwerkzeuge in ihren entsprechenden gewünschten Orientierungen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das selektive Einstellen der Wälzzahnradformwerkzeuge in der gemeinsamen Ebene, so daß eine gewünschte Orientierung in Bezug auf das Werkstück eingenommen wird, einschließt: Montieren jedes der Wälzzahnradformwerkzeuge für eine Schwenkbewegung um eine im Allgemeinen zu der gemeinsamen Ebene senkrechte Achse und wobei das selektive Einstellen der Wälzzahnradformwerkzeuge aus der gemeinsamen Ebene, so dass eine gewünschte Orientierung in Bezug auf das Werkstück eingenommen wird, einschließt: Montieren jedes der Wälzzahnradformwerkzeuge für eine Schwenkbewegung um eine im Allgemeinen zu der dritte Achse senkrechten und in der gemeinsamen Ebene liegenden Achse.
Verfahren nach Anspruch 4 mit: drehbarem Unterstützen eines Schaltzahnrades auf der ersten Achse in einer Anordnung neben dem ersten Wälzzahnradformwerkzeug, wobei das Schaltzahnrad eine Anführnockenfläche aufweist und wobei das Anordnen des Werkstücks längs der dritten Achse folgenden Schritt einschließt: Zustellen des Werkstücks längs der dritten Achse in der Durchgangsrichtung, so dass die äußere profilierte Umfangsfläche des Werkstücks zunächst mit der Anführnockenfläche in Eingriff tritt, dann mit den Wälzzahnradformwerkzeugen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere profilierte Umfangsfläche des Werkstücks geringfügig größer ist als die eines wie erwünscht geformten Zahnrades und dass jedes der Wälzzahnradformwerkzeuge eine äußere profilierte Umfangsfläche aufweist, die im wesentlichen gleich der gewünschten Form ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anordnen des Werkstücks längs der dritten Achse ein Zustellen des Werkstücks längs der dritten Achse in der Durchgangsrichtung aufweist, so dass die äußere Umfangsfläche des Werkstücks gleitend mit den ersten und zweiten Wälzzahnradformwerkzeugen in Eingriff tritt und das Zustellen fortgesetzt wird, bis das Werkstück im wesentlichen koextensiv zu den ersten und zweiten Wälzzahnradformwerkzeugen in der Durchgangsrichtung angeordnet ist und wobei das Zustellen der ersten und zweiten Wälzzahnradformwerkzeuge gleichzeitig zu dem Anordnen des Werkstücks längs der dritten Achse erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7, darüber hinaus mit: Koordinieren einer Drehung des Werkstücks mit den Wälzzahnradformwerkzeugen, um einen Eingriff nach Art eines Zahnrades der äußeren profilierten Umfangsflächen der Wälzzahnradformwerkzeuge mit der äußeren profilierten Umfangsfläche des Werkstücks während dem Anordnen des Werkstücks längst der dritten Achse zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Unterstützen eines Schaltzahnrades, das eine Anführnockenfläche aufweist, auf der ersten Achse neben dem ersten Wälzzahnradformwerkzeug einschließt: Drehen eines Schaltzahnrades, das eine äußere profilierte Umfangsfläche aufweist, die sich zwischen voneinander beabstandeten Seitenflächen erstreckt, und das eine modifizierte Anführfläche ausweist, auf der ersten Achse neben dem ersten Wälzzahnradformwerkzeug zusammen mit dem ersten Wälzzahnradformwerkzeug und Zustellen des Werkstücks längs der dritten Achse in einer Durchgangsrichtung, so dass die äußere profilierte Umfangsfläche des Werkstücks in Zahnradeingriff mit der äußeren profilierten Umfangsfläche des ersten Wälzzahnradformwerkzeugs ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder nach einem davon abhängigen Anspruch, welches mindestens einen der folgenden Schritte einschließt: (i) selektives Einstellen der Wälzzahnradformwerkzeuge längs ihrer entsprechenden Drehachsen, so dass sie eine gewünschte Orientierung in Bezug auf das Werkstück einnehmen, (ii) selektives Einstellen der Wälzzahnradformwerkzeuge in einer gemeinsamen Ebene, welche die Achsen der Wälzzahnradformwerkzeuge und des Werkstücks enthält, so dass sie eine gewünschte Orientierung in Bezug auf das Werkstück einnehmen und (iii) selektives Einstellen der Wälzzahnradformwerkzeuge aus der gemeinsamen Ebene, so dass sie eine gewünschte Orientierung in Bezug auf das Werkstück einnehmen.
Verfahren nach Anspruch 10 mit: nach dem Vervollständigen mindestens einem der Schritte (i), (ii), (iii), Sichern der Wälzzahnradformwerkzeuge in jeder entsprechenden erwünschten Orientierung.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (ii) ein Montieren der Wälzzahnradformwerkzeuge für eine Schwenkbewegung um eine im Allgemeinen zu der gemeinsamen Ebene senkrechten Achse aufweist.
Vorrichtung zum Endformen von Zahnradzähnen eines hochbelastbaren Hochleistungsstahlstahlzahnrades, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Bearbeitungsbehälter (26) zum Bereitstellen einer kontrollierten metastabilen austenitischen Umgebung, erste und zweite Wälzzahnradformwerkzeuge (44, 46), die drehbar auf ersten bzw. zweiten Achsen angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten Achsen im Allgemeinen parallel zueinander beabstandet sind und wobei jedes Zahnradformwerkzeug eine äußere profilierte Umfangsfläche aufweist, die sich zwischen voneinander beabstandeten Seitenflächen erstreckt, eine Haltespindel (70), die ein Werkstück (42) drehbar auf einer dritten Achse unterstützt, wobei die dritte Achse im Allgemeinen parallel zu den ersten und zweiten Achsen in dem Bearbeitungsbehälter ist, wobei das Werkstück einen endformnahen Hochleistungsstahlzahnradrohling aufweist, der eine äußere profilierte Umfangsfläche mit einer Mehrzahl von Zahnradzähnen aufweist und die sich zwischen voneinader beabstandeten Seitenflächen erstreckt, wobei das drehbare Unterstützen des Werkstücks auf der dritten Achse ein Anordnen des Werkstücks längs der dritten Achse einschließt, so dass die äußere profilierte Umfangsfläche des Werkstücks nach Art eines Zahnrades mit den ersten und zweiten Wälzzahnradformwerkzeugen in Eingriff tritt und im wesentlichen koextensiv zu den ersten und zweiten Wälzzahnradformwerkzeugen in einer im wesentlichen zu der dritten Achse parallelen Durchgangsrichtung angeordnet wird, wobei die ersten und zweiten Wälzzahnradformwerkzeuge so ausgestaltet sind, dass: sie in einer gemeinsamen Ebene, die im Allgemeinen die ersten, zweiten und dritten Achsen enthält, in entsprechenden entgegengesetzten Zustellrichtungen im wesentlichen senkrecht zu der dritten Achse an diametral gegenüberliegenden Orten und bei endformnahen Mittenabständen zugestellt werden, wodurch ein anfänglicher Mittenabstand zwischen den ersten und dritten Achsen bzw. zwischen den zweiten und dritten Achsen gebildet wird und Fortsetzen des Zustellens in Zustellrichtung jeweils um einen zusätzlichen Schritt an Mittenabstand, wodurch die Zahnradzähne der äußeren profilierten Umfangsfläche des Werkstücks deformiert werden, was zu einer Endform der Zahnradzähne führt.