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Verfahren zum Herstellen von Zahnrädern Die Erfindung bezieht sich
auf eine weitere Verbesserung und Ausgestaltung des Verfahrens zum Herstellen von
Zahnrädern, bei denen ein scheibenförmig vorgeschmiedeter Radkörper im glühenden
Zustand durch in festem Abstand zu demselben liegende Walzen parallel verschoben
wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß das Hindurchschieben der Radscheibe
nabenlos, d. h. ohne Aufsetzen der Scheibe auf einem Nabenzapfen erfolgt und diese
unmittelbar vor dem Verlassen der Walzengruppe zum mindesten im Zahnbereich entgratet
und abgedreht und entweder unmittelbar hinter der Abdrehstelle oder vor der Walzengruppe
aus der Einrichtung ausgeworfen wird. Durch das nabenlose Halten des Werkstückes
in der Presse vermag sich der Druck der einzelnen Walzen bei der Bearbeitung der
dünnen Scheiben ebenso zwanglos über den ganzen Radkörper auszugleichen, wie beim
an sich bekannten Walzen von Stangenmaterial, ohne daß hernach das Werkstück erst
wieder in einzelne Zahnräder zersägt werden muß. Außerdem erhält man trotz der größten
Bearbeitung des Werkstückes infolge der unmittelbar sich daran anschließenden Abgratung
und Abdrehung in der Maschine saubere Radkörper, in die nur noch das Nabenloch eingebohrt
zu werden braucht. Es ist zwar schon bekannt, Zahnräder in der Weise nabenlos herzustellen,
daß man diese
während des Umlaufes in einer festen Walzengruppe
von beiden Seiten her schmiedet, doch ist es in diesem Falle zu sehr dem Zufall
überlassen, ob das durch den seitlichen Druck der Schmiedehämmer verdrängte Material
auch überall gleichmäßig in die Zahnlücken der Walzen hineinfließt.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß die Werkstücke beliebig
dick oder dünn sein können. Der Werkstoff wird nicht stärker beansprucht, als dies
für das Eindrücken oder Einschlagen der Zähne unbedingt notwendig ist. Die Verzunderung
der Werkstücke und der Verschleiß der Walzenräder ist auf ein Mindestmaß herabgesetzt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i die beweglichen Teile des Walzwerkes mit seinem Antrieb in
schaubildlicher Darstellung, Abb. 2 die Verstelleinrichtung für die Walzenräder
und ihre Antriebswellen in Vorderansicht, Abb. 3 den axial feststehenden Teil einer
Werkstückhaltespindel mit ihren zugehörigen Haltebügeln im Längsschnitt und von
oben gesehen, Abb. 4 den .axial verschiebbaren Teil der Werkstückhaltespindel im
Längsschnitt, Abb. 5 ein schwenkbares Auflager für das in die Walzenrädergruppe
einzuschiebende Werkstück in Seitenansicht, Abb.6 eine Gratabstechvorrichtung in
Seitenansicht, Abb. 7 ein einzelnes Walzrad im Querschnitt, Abb. 8 die Einspannvorrichtung
für das Werkstück in Verbindung mit einer elektrischen Heizvorrichtung für das letztere,
in, Seitenansicht, und Abb. 9 und io eine weitere Ausführungsform der Einspannvorrichtung
in Seitenansicht und Querschnitt nach den Linien X-X von Abb.9 bzw. IX-IX von Abb.
io.
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Wie die Abb. i zeigt, besteht die Zahnräderwalzeinrichtung aus einem
Antrieb a und dem eigentlichen Walzwerk b. Beide Einrichtungen sind entweder in
einem gemeinschaftlichen oder in zwei getrennten Gehäusen untergebracht und gelagert.
Der Antriebsteil besteht aus einem Antriebsrad i und einer Wechselkupplung 2 für
einen direkten Vorwärtsgang 3 und einen: Rückwärtsgang 4., .Ia, 4b. Beide Gänge
wirken auf ein gemeinschaftliches Abtriebskegelrad 5, das wiederum z. B. drei Wellen
6 antreibt, an deren Enden je ein Stirnrad 7 sitzt.
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Die Stirnräder 7 treiben das Walzwerk b an. Zu diesem Zweck stehen
diese mit den Rädern 8 von je drei Teleskopwellen 9 im Eingriff, an deren Enden
wiederum die Kegelräder io befestigt sind. Diese stehen mit Kegelrädern i i von
Wellen 12 im Eingriff, auf denen in einer Vertikalebene die Walzenräder 13 angeordnet
sind. Die Teleskopführung der Wellen 9 kann entweder durch Keilnuten in den Naben
der Räder 8 oder durch eine Unterteilung der Wellen 9 in zwei ineinander verschiebbare
Abschnitte erfolgen. Die Wellen 12 mit den Walzrädern 13 und ihrer Lagerung sind
in der Achsrichtung ihrer zugehörigen Antriebswellen 9 verschiebbar, wie die Abb.
2 zeigt. Zu diesem Zweck sind die Wellen 12 auf axial verschiebbaren Schlitten 14
gelagert, und zwar gleiten diese Schlitten auf ortsfesten Gehäusebahnen i s. Die
Verstellung der Schlitten erfolgt durch ein Kegelradtriebwerk 16 mittels Handrad
17. Durch Drehen am Handrad 17 können die Wellen 12 bzw. die Walzenräder 13 vom
Mittelpunkt 31 des durch sie bestimmten Dreiecks gleichmäßig und gleich weit
voneinander entfernt oder einander genähert werden.
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Parallel zu den Wellen 12 liegt ein U-förmiger Rahmen 18, dessen Schenkel
19 je ein Lager 20, 2 i für einen Spindelabschnitt 22 und 23 tragen (Abb. i, 3 und
.4). Die beiden Spindelabschnitte 22, 23 liegen in einer Flucht hintereinander,
und ihre gemeinschaftliche Achse geht durch den erwähnten Mittelpunkt M des durch
die Walzenräder 13 bestimmten Dreiecks. Außerdem verläuft die Spindelachse ebenfalls
parallel zu den Wellen 12.
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Während der Spindelabschnitt 22 nur drehbar in seinem zugehörigen
Lager 2o angeordnet ist (Abb. 3), ist der Spindelabschnitt 23 in seinem zugehörigen
Lager 21 drehbar und axial verschiebbar gelagert (Abb.4).. Die Axialverschiebung
erfolgt durch ein Handrad 24 über ein Kegeltriebwerk 25, das eine mit einer inneren
Schneckenverzahnung 26 versehene Büchse 27 in Drehung versetzt, in die eine entsprechende
Verzahnung eines Spindelhalte-und Vorschubschaftes 28 eingreift.
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Unabhängig davon ist der ganze Rahmen 18 mit seinen beiden Preßspindelabschnitten
2.2. 23 ebenfalls für sich axial verschiebbar, und zwar erfolgt die Axialverschiebung
mittels eines Steuerhebels 29 (Abb. i und #), der von der Steuerkurve
30 einer Walze 31 beeinflußt wird (Abb. i). Der Antrieb der Steuerwalze 31
erfolgt durch eine Welle 32 entweder vom Getriebe a oder von einem umlaufenden Teil
des Walzwerkes b. Es kann hierfür aber auch ein Fremdantrieb vorgesehen sein.
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Auf der Steuerwalzenwelle 32 sitzt weiterhin ein Nocken 33, der einen
unter der Wirkung einer Rückholfeder 34 stehenden Schwinghebel 3-5 beeinflußt (Abb.6).
Das obere Ende dieses Schwinghebels ist als Stahlhalter 36 ausgebildet und dient
für die Befestigung eines Dreh- oder Abstechstahles 37, der beim Einschwenken des
Hebels 35 unmittelbar hinter die rückwärtige Stirnfläche der Walzenräder 13 gerade
an dem dort umlaufenden Werkstück 38 vorbeibewegt wird.
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Unmittelbar vor den Walzenrädern 13 ist für die Aufnahme des zwischen
die Walzen 13 einzuschiebenden Werkstückes 38 ein Auflager 39 vorgesehen
(Abb. 5), das um einen ortsfesten Zapfen 40 vierschwenkbar ist und in seiner hochgeschwenkten
Stellung durch eine Verriegelung 41 gelöst werden kann. Als Verriegelung dient ein
in den Schlitz eines Schwenkhebels 41a eingreifender Zapfen, der durch einen am
Schwenkgriff 42 der Auflagervorrichtung 3.9 angelenkten und unter der Wirkung einer
Rückholfeder 43 stehenden Hebel 44 außer Eingriffstellung gebracht werden kann.
Die Walzenräder 13 liegen zueinander parallel, und ihre Verzahnungen laufen gegen
die Einschubseite für das Werkstück 38 konisch zu (Abb.7). Diese Ausbildung hat
den Zweck, daß das Einwalzen oder Einschlagen der
Zähne mit wachsendem
Vorschub des Werkstückes allmählich erfolgt.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ergibt sich aus der Zeichnung ohne
weiteres.
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Die Unterlage 39 ist in ihrer oberen Stellung nach Abb. i bis 5 verriegelt
und liegt zur Aufnahme eines formfertig geschmiedeten Radkörpers 38 bereit (Abt.
i). Außerdem ist der Rahmen 18 so weit ausgefahren und es liegen die Enden der Spindelabschnitte
22, 23 in einer solchen Entfernung voneinander unmittelbar über dem Auflager 39,
daß das zu bearbeitende Werkstück in dieses zahnlos eingesetzt werden kann. Dies
geschieht in rotglühendem Zustand. Dann wird das Werkstück durch Bewegen des Spindelabschnittes
23 gegen den feststehenden Spindelabschnitt 22 hin zwischen die zwei Spindelenden
gepreßt, und sobald man durch Herunterschwenken des Auflagers 39 das Werkstück für
den Vorschub freigegeben hat, verschiebt die Steuervorrichtung 29 bis 31 den Rahmen
18 mit der Preßspinde122, 23 gegen die Walzenrädergruppe 13 hin mit der Folge, daß
das Werkstück immer mehr von den Walzenrädern 13 erfaßt wird, wobei je nach der
Drehgeschwindigkeit der Walzenräder die Zähne in das Werkstück entweder langsam
eingedrückt oder mehr eingeschlagen werden. Es laufen dabei die Walzenräder zunächst
mit und dann entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn um, bis beide Zahnflanken fertiggestellt
sind. Je nach der Ausbildung der Steuerkurve 3a an der Walze 31 wird dabei der Rahmen
18 ein oder mehrere Male in der Pfeilrichtung von Abb. i hin und her bewegt, und
schließlich bleibt das Rad im zylindrischen rückwärtigen Teil der Walzen 13 zunächst
axial in Ruhe, wobei der Stahlhalter 36 eingeschwenkt und der Stahl 37 den
Zahnkranz seitlich abdreht. Dadurch wird nicht nur der entstandene Grat an den Zähnen
entfernt, sondern gleichzeitig auch eine Fläche genau senkrecht zur Drehachse des
Radkörpers 38 angedreht, um gegebenenfalls eine Ruflagerfläche für das Rad zu schaffen,
wenn dieses noch weiterhin irgendwie kurz bearbeitet, z. B. die Nabenbohrung eingebohrt
werden soll. Ist der Entgratungs- bzw. Abstechvorgang beendigt, dann schwenkt der
Stahlhalter 36 wieder aus, und es verschiebt sich der Rahmen 18 mit dem Werkstück
38 noch weiter gegen das Triebwerk a zu, und nach Lösen des Spindeldruckes durch
Drehen am Handrad 2q. fällt der Radkörper fertig aus der Einrichtung. Daraufhin
verschiebt die Kurvensteuerung 29 bis 31 den leeren Rahmen 18 wieder in seine Anfangsstellung
nach Abb. i. Das Auflager 39 wird ebenfalls wieder in seine Grundstellung hochgeschwenkt,
und ein neues Werkstück kann eingesetzt werden.
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Es kann der Schwenkgriff 42 für das Auflager 39 gleichzeitig auch
als Schalthebel für die Antriebsvorrichtung des Rahmenvorschubes ausgebildet werden.
Auch das Lösen der Spindelpresse kann automatisch, z. B. durch einen am Handrad
24 angeordneten Hebel, erfolgen, der zu gegebener Zeit an einen hierfür vorgesehenen
Anschlag anschlägt. An Stelle von nur einem Vorwärtsgang oder Rückwärtsgang können
im Getriebe a auch deren mehrere vorgesehen werden, um das Walzwerk zum Eindrücken
der Zähne entweder langsam oder zum Einschlagen der Zähne schnell umlaufen zu lassen.
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Das Erhitzen des Werkstückes kann auch in der Walzvorrichtung geschehen.
In diesem Falle ist, wie die Abb. 8 zeigt, über dem Spindelabschnitt 23 eine Solenoidspule
45 geschoben. Diese ist in einem wassergekühlten Ringbehälter 46 eingesetzt, und
der letztere wird von einem Rahmen ¢7 gehalten, der auf einer unter dem Einfluß
einer Rückführfeder 48 stehenden Schubstange q.9 sitzt. Diese kann durch einen Handhebel
50 betätigt werden und weist außerdem eine Verriegelung 51 auf, welche die
Schubstange 49 in einer Stellung verriegelt, in der sich die Spule 45 gerade über
dem Werkstück 38 befindet. Außerdem ist mit der geschilderten Einrichtung ein aus
der Zeichnung nicht ersichtliches Zeitschaltrelais verbunden, das nach einer gewissen
Zeit die Verriegelung 51 automatisch aufhebt, worauf die Schubstange 49 unter dem
Einfluß der sich vorspannenden Feder 48 wieder in die in Abb. 8 gezeigte äußere
Endstellung zurückspringt.
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Um das Werkstück 38 also in der Spindelpresse 22, 23 zum Glühen zu
bringen, braucht man nur mit Bezug auf die Abb. 8 den Handhebel 5o nach links zu
verschwenken. Dadurch wird die Schubstange q:9 unter Anspannung der Feder q:8 so
weit nach links verschoben, bis die Solenoidspule q..5 gerade über dem Werkstück
38 steht, also dieses einschließt. Nunmehr wird der Stromkreis der Spule und gleichzeitig
damit auch das Zeitschaltwerk eingeschaltet. Ist das Werkstück 38 durch die Induktionsheizung
in einem genügenden Grade zum Glühen gebracht, dann wird das Zeitschaltwerk wirksam,
die Verriegelung 51 öffnet sich, die Feder 48 entspannt sich, und die Schubstange
49 mit der Spule 45 bewegt sich wieder in ihre Ausgangsstellung. An Stelle des 7,eitschaltwerkes
kann im Rahmen der Erfindung auch ein wärmeempfindliches Schaltwerk vorgesehen werden.
Es kann das Werkstück auch durch eine Brennerflamme angeheizt werden. Der Brenner
kann an dem beweglichen Rahmen 18 bis 2o befestigt oder ortsfest neben diesem angeordnet
sein.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einspannvorrichtung zeigen
die Abb.9 und io. Dort sind auf der Welle 22 eine Meisterwalze oder ein Meisterrad
52 befestigt. Dieses steht mit allen drei Walzenrädern 13 im Eingriff, und zwar
zweckmäßig auch dann, wenn das Werkstück 38 sich zwischen den Walzenrädern befindet.
Dadurch wird das bisher in dem Antrieb steckende Spiel der verschiedenen Zahnradeingriffe
ausgeglichen. Es kann die Meisterwalze 5'2 auch unmittelbar für sich als Antrieb
für die Walzen dienen. In letzterem Falle wird der oben beschriebene Teleskopwellenantrieb
entbehrlich. Die Meisterwalze oder das Meisterrad ist austauschbar und hat jeweils
neben dem gleichen Durchmesser die gleiche Zähnezahl wie das herzustellende Rad.
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Weiterhin kann im Rahmen der Erfindung durch Kurvensteuerung oder
Druckmittelantrieb die Bewegung
der Walzenräder 13 nach Abb. 2
mit der Bewegung des Rahmens 18 in Zusammenhang gebracht werden in der Weise, daß
eine bestimmte Vorschubgröße der Spindelpresse 22, 23 einer bestimmten Radialbewegung
der Walzenräder 13 entspricht.