-
Maschine zum Walzen von Innen- oder Außenprofilen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Maschine zum Walzen von Innen- oder Außenprofilen, bei der ein in
ein Hohlwerkstück eingeführtes Walzwerkzeug gegen die zu walzende Innenfläche bzw.
ein Hohlwerkzeug gegen die zu walzende Außenfläche eines Werkstückes drückt, wobei
das Werkstück bzw. Werkzeug in einer drehangetriebenen Aufnahme eines Schlittens
angeordnet ist.
-
Man kennt bereits eine Maschine zum Einwalzen von Zähnen, Keilriffeln
od. dgl., bei der die Hauptspindel einer Drehbank zum Antrieb des einen Teiles dient,
der auf der anderen Seite durch die Reitstockspitze abgestützt ist, während der
Gegenteil in einem umlaufenden Spannfutter eines verschiebbaren Lagers ruht, dessen
Antrieb durch die Leitspindel der Drehbank erfolgt. Es handelt sich hierbei um eine
Zusatzeinrichtung zu einer Drehbank, wobei das Eindrücken des Walzwerkzeuges mit
Hilfe des Quersupportes und einer Schraubenspindel erfolgt. Durch die unzureichende
Lagerung lassen sich nur geringe Kräfte aufbringen, die zum Walzen von hochwertigen
Stählen in keiner Weise ausreichend sind. Die Auswechselung des Werkstückes wird
durch das feststehende Spannfutter der Drehbank und die Pinole des Reitstockes außerordentlich
behindert, so daß diese Zusatzeinrichtung für eine Massenfertigung nicht in Betracht
kommt. Aus diesem Grunde sind alle Versuche, mit Innendornen zu walzen, bisher praktisch
fehlgeschlagen, da einerseits die sichere Lagerung derselben erhebliche Schwierigkeiten
bereitet, andererseits die entsprechende Abstützung des Werkstückes sowie der erforderliche
Drehantrieb zum Vorschub für den Walzvorgang nicht erzielt werden konnten und zudem
-=das
Einlegen und Herausnehmen der Werkstücke leicht vonstatten gehen muß. Da schließlich
außerdem der Innendorn zum Zwecke des Einführens in die Werkstückbohrung stets einen
kleineren Durchmesser aufweisen muß als der Bohrungsdurchmesser, ergibt sich zwischen
den Gewindegängen des Dornes und des zu walzenden Gewindes ein verschiedener Steigungswinkel,
der bisher nicht ausgeglichen werden konnte.
-
Um diese Nachteile zu vermeiden, sind nach der Erfindung das Walzwerkzeug
bzw. Werkstück und beiderseits der Aufnahme angeordnete Lagerbuchsen, in denen das
Walzwerkzeug bzw. das Werkstück gleitend geführt und während des Walzens dicht an
der Aufnahme abgestützt ist, durch Verstellmittel in axialer Richtung verschiebbar,
wobei für das Auswechseln des Werkstückes die Lagerbuchsen auseinanderbewegt werden
und der in den Lagerbuchsen geführte Teil aus der Aufnahme zurückgezogen wird. Durch
die Erfindung wird eine für die Massenfertigung einsatzfähige Maschine geschaffen,
bei der das Auswechseln der Werkstücke außerordentlich schnell durchführbar ist
und deren Stabilität durch die unmittelbare Lagerung des Werkzeuges am Werkstück
wesentlich erhöht wird. Es ist auf diese Weise möglich, auch Gewindedorne, die einen
kleinen Durchmesser aufweisen, für das Walzen von Innenprofilen an hochwertigen
Werkstoffen zu verwenden.
-
Eine vorteilhafteAusführungsform derErfindung besteht darin, daß der
Schlitten vorzugsweise durch ein hydraulisches Vorschubgetriebe nach -dem Walzen
um etwas mehr als die Einwalztiefe und nach dem Zurückziehen des in den Lagerbuchsen
geführten Teiles im Eilgang aus dem Bereich der auseinanderbewegten Lagerbuchsen
zurückbewegt und nach dem Auswechseln des Werkstückes in umgekehrter Richtung im
Eilgang wieder angestellt wird. Auf diese Weise lassen sich die Verlustzeiten für
das Auswechseln des Werkstückes herabsetzen. Die Verschiebebewegung des Walzwerkzeuges
bzw. des Aufnahmedornes für das Werkstück kann zweckmäßig mit größerer Geschwindigkeit
als diejenige der Lagerböcke erfolgen.
-
Die Verstellmittel für die Lagerbuchsen und für das Triebwerk zur
Verschiebung des in den Lagerbuchsen geführten Teiles können von einem gemeinsamen
Antrieb betätigt werden, so daß diese Verschiebebewegungen gleichzeitig erfolgen.
DieLagerbuchsen sind in auf einer Schlittenführung verschieblichen Lagerböcken gelagert,
wobei die Schlittenführung an einer planen Fläche eines Trägers anliegend, um einen
Zapfen schwenkbar und feststellbar ist. An Stelle der Schwenkbarkeit der Schlittenführung
kann auch die Aufnahmebuchse schwenkbar und in ihrer jeweiligen Stellung feststellbar
ausgebildet sein.
-
Es ist bei Gewindewalzmaschinen an sich bekannt, die Spindeln der
Werkzeugwalzen in Achsrichtung federnd zu lagern, um schädliche Schubkräfte, die
vom Werkstück ausgehend die Werkzeugwalzen beschädigen könnten, auszuschalten. Zu
dein gleichen Zweck stützt sich das Walzwerkzeug bzw. der Aufnahmedorn für das Werkstück
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem Hohlraum einer Zahnstange des
Triebwerkes nach beiden Richtungen federnd ab.
-
Um den Werkstückwechsel möglichst einfach vornehmen zu können, sind
die lotrechte Anordnung des Walzwerkzeuges bzw. Aufnahmedornes sowie der Schlittenführungen
des Verstellgetriebes und die waagerechte Anordnung des Vorschubgetriebes und der
Aufnahme, in welche das Werkstück bzw. Werkzeug von oben einlegbar ist, besonders
zweckmäßig.
-
Die Ausbildung des Walzwerkzeuges richtet sich nach den herzustellenden
Innenprofilen. Für das Gewindewalzen wird ein Walzwerkzeug mit parallelen Profilrillen
verwendet, das im vollen Steigungswinkel des zu walzenden Gewindes einzuschwenken
ist. Zum Zwecke des Walzens von mehrgängigen Innengewinden im direkten Einstechverfahren
wird das Verhältnis der Gewindeanfänge auf dem Walzdorn und dem zu walzenden Gewinde
auf das Verhältnis der unterschiedlichen Durchmesser beider Teile abgestimmt. Zum
Zwecke der Herstellung von Innenverzahnungen ist das Walzwerkzeug mit entsprechenden
Längsverzahnungen versehen. Für die Herstellung von Außenverzahnungen dient ein
mit Innenverzahnungen versehener Werkzeugring, der sich in der Aufnahme befindet,
wobei das Werkstück auf einem Aufnahmedorn angeordnet ist, der in den auseinanderbeweglichen
Lagerbuchsen geführt ist. Zum Zwecke der Herstellung von Gewindeschneideisen mit
Hinterwalzungen ist nach der Erfindung die Aufnahme für das Werkstück an ihrer Innenfläche
und an mehreren Stellen ihres Umfanges, entsprechend der geforderten Anzahl der
Hinterwalzungen, mit Aussparungen versehen.
-
Der Gegenstand der Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel der
Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. z eine Seitenansicht bzw. Vorderansicht der
Maschine in teilweisem Schnitt, Fig. 2 eine Aufsicht auf die Maschine nach Fig.
i und Fig. 3 eine Einzelheit.
-
In einem geschlossenen Rahmen oder Maschinengestell i ist ein Schlitten
2 in einer PrismenführUng 3 längs verschiebbar angeordnet. Er wird beispielsgemäß
mittels der Kolbenstange 4 eines (oder mehrerer) hydraulischen Druckzylinders 5
in Richtung des Pfeiles I gedrückt, wobei der Vorschubweg durch bereits bekannte
Mittel begrenzt wird. In dem Schlitten 2 ist eine kräftige, mit einem Außenzahnkranz
6 versehene, gehärtete Aufnahmebuchse 7 in Rollen gelagert, die von einem Flanschmotor
8 über ein dreistufiges Getriebe 9, eine genutete Schiebewelle io mit Schneckentrieb
i i und ein in den Zahnkranz 6 eingreifendes Zahnrad i2 in Umdrehung versetzt wird.
Ein zentrisch in die Buchse 7 eingelegter Zwischenring 13 dient zur Aufnahme
des jeweils zu walzenden Werkstückes 14.
-
An seiner einen (linken) Seite ist der Rahmen i zu einem kräftigen
Träger 15 erweitert, der innen plangearbeitet und mit einem um einen Zapfen i6
schwenkbaren
Schwalbenschwanzprisma 17 versehen ist, welches durch mehrere Klemmschrauben 18
festgestellt werden kann. Auf dem Prisma sind zwei Böcke i9 und i9' vertikal beweglich
angeordnet, von denen jeder eine in Rollen gelagerte AufnahmebuchSe 2o bzw. 2o'
für den Gewindedorn 21 trägt. Dieser sitzt gleitend in Bohrungen der Buchsen 2o,
2o' und ist mit seinem unteren Ende federnd in einer hohlen, runden und senkrecht
verschiebbaren Zahnstange 22 abgestützt, in die ein zum Zwecke der Höheneinstellung
als Schieberad ausgebildetes Zahnrad 23 eingreift, das von einem Rad 24 seinen Antrieb
erhält. Letzteres treibt gleichzeitig ein kleineres Zahnrad 25 an, in das beiderseits
zwei gezahnte Stangen 26 und 26' eingreifen, die mit ihren oberen Enden an den Böcken
icg und i9' angeschlossen sind.
-
An der Vorderseite der Maschine können in an sich bekannter Weise
gemäß Fig.2 die erforderlichen Bedienungsknöpfe und Schalter 27 bzw. Skalenscheiben
28 eines Druckanzeigers oder einer Zeituhr vorgesehen sein.
-
Die Zeichnung zeigt die Maschine in Arbeitsstellung, in welcher der
in Richtung des Pfeiles I ausgeübte hydraulische Walzdruck den Schlitten 2 und damit
das vom Motor 8 ständig in Umdrehung versetzte Werkstück 14 so gegen den frei mitumlaufenden
Gewindedorn 2i drückt, daß letzterer mit seinem Gewinde in das Werkstückmaterial
eindringt, dieses zum Auffließen bringt und das entsprechende Gewinde, ähnlich wie
beim Walzen von Außengewinden, formt. Ist die erforderliche Gewindetiefe erreicht,
d. h. ist das Gewinde voll ausgerollt, so wird der Vorschubdruck (vorzugsweise selbsttätig)
abgeschaltet, der Schlitten 2 mit dem fertigen Werkstück 14 zurückbewegt und gleichzeitig
der Trieb 24 eingeschaltet, welcher einerseits über das Rad 25 die beiden Stangen
26 und 26' und dadurch die beiden Böcke i9 und i9' der Buchsen 2o und 20' in Richtung
der Pfeile 1I und III vertikal auseinanderbewegt, andererseits über das Zahnrad
23 und die Zahnstange 22 den Gewindedorn 21 in Richtung des Pfeiles IV beschleunigt
nach unten zieht, derart, daß sein oberes Ende aus dem Werkstück 14 gezogen wird.
Ist dies geschehen, so geht der Schlitten :2 im Eilgang in seine Ausgangslage zurück.
In dieser ist somit das fertiggewalzte Werkstück frei zugänglich und kann zusammen
mit dem Zwischenring 13 aus der Aufnahmebuchse 7 genommen werden. Ein neues Werkstück
wird eingelegt, der Schlitten2 wird im Schnellgang bis kurz vor seine Arbeitsstellung
bewegt und sodann das Triebwerk 24, 25, 23 für das Zurückbewegen der Lagerböcke
i9, i9' und des Walzdornes 21 in eben diese vorbeschriebene Arbeitslage in Bewegung
gesetzt, welche Vorgänge sich, zum Teil selbsttätig, wiederholen.
-
Da, wie eingangs erwähnt, der Gewindewalzdorn 21 einen kleineren Außendurchmesser
aufweist als der Innendurchmesser des Werkstückes 14 beträgt, so weist auch sein
Gewinde einen anderen Steigungswinkel auf als den des zu walzenden Gewindes. Um
nun trotzdem ein vollkommen einwandfreies Gewinde walzen zu können, wird gemäß der
Erfindung der Gewindedorn 2 i durch entsprechendes Einstellen der Schrauben i8,
Fig. i, um den Drehzapfen 16 gemäß Fig. 3 so weit geschwenkt, bis der Steigungswinkel
des Gewindes am Dorn 2i in bezug auf seine Arbeitslage mit dem des am Werkstück
zu erzeugenden übereinstimmt. Auf diese Weise kann der gleiche Gewindedorn für einen
gewissen Steigungsbereich, also für eine verschiedene Anzahl von Innengewindedurchmessern
verwendet werden. Es kann also mit einer geringen Anzahl von Dornen verschiedener
Durchmessergrößen, denen jeweils neue Buchsen 2o, 2o' mit entsprechenden Innendurchmessern
zugeordnet sein müssen, ein großer Walzbereich erzielt werden.
-
Durch die genannte Winkeleinstellung des Gewindedornes 2 r können
aber auch zwei- und mehrgängige Muttergewinde erzielt werden, ohne daß hierzu besonders
gestaltete Walzdorne erforderlich sind.
-
Anstatt der bisher beschriebenen Walzdorne mit Gewindegängen können
auch solche mit parallelen Profilrillen benutzt werden, die dann jeweils im vollen
Steigungswinkel des zu walzenden Gewindes einzuschwenken sind. Dadurch, daß in diesem
Falle der Walzdorn 21 bei jeder Umdrehung des Werkstückes 14 um eine Teilung axial
wandert, wird ein entsprechend langer Dorn benötigt. Durch das Hindurchwandern wird
auch der Dorn auf seiner ganzen Länge beansprucht, was für seine Dauerhaltbarkeit
als vorteilhaft bezeichnet werden muß.
-
Beim Walzen von mehrgängigen Innengewinden kann in direkten Einstechwalzen
gearbeitet werden, wenn das Verhältnis der Gewindeanfänge auf dem Walzdorn und dem
zu walzenden Gewinde auf das Verhältnis der unterschiedlichen Durchmesser beider
Teile abgestimmt wird. Soll beispielsweise ein zwölfgängiges Innengewinde gewalzt
werden, so kann der Dorn etwa neun Gänge erhalten, wobei also der Durchmesser des
Dornes g/12 des zu walzenden Innengewindes betragen muß, bei acht Gängen 8/12 usw.
Ein axiales Wandern des Dornes erfolgt in diesen Fällen nicht.
-
Bei Verwendung entsprechend ausgebildeter Walzdorne 21, z. B. solcher
mit Längsverzahnungen, können auch ohne weiteres Innenverzahnungen entweder direkt
aus dem Vollen oder etwa durch Egalisieren und Verfestigen bereits vorgestoßener
Verzahnungen oder Kerbverzahnungen hergestellt werden. Da bei diesem Walzvorgang
eine konvexe Fläche (am Dorn) auf einer konkaven (am Werkstück) abrollt, werden
die Zähne bedeutend weniger auf Biegung beansprucht als bei einem bekannten Außenverzahnungswalzverfahren,
bei dem zwei konvexe Radien (am Werkstück und am Werkzeug) miteinander abwälzen.
Wird die Aufnahme 13 mit einer entsprechenden Innenverzahnung versehen, so kann
ein anstatt des Walzdornes 2i eingeführtes glattes Werkstück auch mit einer Außenverzahnung
versehen werden, d. h. die Aufnahme 13 dient dann als Walzwerkzeug. Der Vorteil
einer auf diese Weise hergestellten Außenverzahnung ist der gleiche wie der bei
der Herstellung von Innenverzahnungen.
Da bei diesem Walzvorgang
eine konvexe Fläche auf einer konkaven abrollt und das Werkzeug das auf der Innenseite
anliegende Werkstück umgibt,. werden die Zähne bedeutend weniger auf Biegung beansprucht
als bei den bekannten Außenverzahnungswalzen, bei welchen zwei konvexe Radien miteinander
abwälzen.
-
Es können auch Gewindeschneideisen mit Hinterwalzungen mühelos gewalzt
werden. Aus der Erkenntnis heraus, daß das ringförmige Werkstück 14 sich zufolge
des sehr hohen Walzdruckes fest an seine Aufnahme 13 anpreßt, wird, wenn die Anlagefläche
an einer Stelle fehlt, das Werkstück eine leichte Verformung erfahren. Wird also
die Innenfläche der Auflage 13 an mehreren Stellen des Umfanges entsprechend der
Hinterwalzung ausgearbeitet, so wird sich das Werkstück während des Walzprozesses
in diese Vertiefungen hineinschmiegen und sich, da die Ringstärke als solche erhalten
bleibt, die geforderte Hinterwalzung am Gewinde bilden, die ja bekanntlich nur außerordentlich
gering zu sein braucht.
-
Anstatt dem Walzdorn 21 die jeweils erforderliche Winkelstellung zu
geben, kann auch die Aufnahmebuchse 7 für das Werkstück 14 sinngemäß geschwenkt
und eingestellt werden. Auch sonst sind Änderungen möglich, ohne damit den Rahmen
der Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel kann anstatt der beschriebenen und dargestellten
hydraulischen Druck- und Vorschubeinrichtung eine solche rein mechanischer Konstruktion
Anwendung finden, desgleichen können Schalteinrichtungen vorgesehen sein, die den
Vorschub des Werkstückträgers, seinen Vorschubweg und seine Rückbewegung vollautomatisch
bestimmen und durchführen.