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Vorrichtung zum Walzen von Längs-, insbesondere Kerbverzahnungen Die
Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Walzen von; Längs-, insbesondere
Kerbverzahnungen mit Verzahnungswalzen, die mit _ einem konischen Einlaufbereich
versehen sind und mit einer mittig zu den Walzen und in ihrer Nähe angeordneten
Auflage für das Werkstück, welches an seinem hinteren Ende in einer Vorschubvorr-ichtung
eingespannt bzw: zentriert ist und während des Walzens einen Vorschub in Axialrichtung
erfährt.
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Vom Gewindewalzen her ist es bekannt, als Auflager für das Werkstück
ein mit Hartmetall bestücktes Lineal zwischen den Werkzeugwalzen in einer Höhe anzuordnen,
daB das Werkstück mit seiner Achse in der durch. die Achsen der beiden Gewindewalzen
gehenden Ebene liegt.
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Für das Verzahnungswalzen ist das so angeordnete Lineal nicht anwendbar,
da die in Längsrichtung am Umfang des Werkstückes verlaufen-'den Verzahnungsspitzen
das Werkstück während des Walzens nicht stetig abstützen und durch den Auflagerdruck
beschädigt werden. Eine bekannte Vorrichtung zum Walzen von Kerbverzahnungen verwendet
daher eine zwischen den beiden Verzahnungswalzen angeordnete und als Auflage dienende,
drehbar gelagerte Stützwalze.
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'Damit die gewalzten Kerbverzahnungen an ihren Spitzen nicht beschädigt
werden, besitzt die Stützwalze
ebenfalls Verzahnungen und wird
mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie das zu walzende Werkstück angetrieben,
so daß die Verzahnungen miteinander kämmen, wodurch eine scharfkantige Kerbverzahnung
herstellbar sein soll. Durch den Druck, der auf die Flanken der zu walzenden Verzahnungen
ausgeübt-wird, können, besonders dann, Wenn es sich um feine Kerbverzahnungen handelt,
Beschädigungen derselben auftreten. Außerdem ist es nachteilig, daß für jedes Verzahnungsprofil
die ebenfalls verzahnte Stützwalze ausgewechselt werden muß. Sodann ist diese Vorrichtung
kaum geeignet, dann angewendet zu werden, wenn das Werkstück, wie es an sich ebenfalls
bekannt ist, während des Walzens in axialer Richtung vorgeschoben wird. Diesem ebenfalls
bekannten Verzahnungsvorgang ist aber der Vorzug zu geben, da das Einstechwalzen,
wie es in Verbindung mit der Stützwalze oder einer Spitzenaufnahmevorrichtung bekannt
ist, ungenauere und oftmals überbeanspruchte Profile ergibt.
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Beim Walzen von Verzahnungen, bei dem das Werkstück während des Walzens
einen Vorschub in Axialrichtung erfährt, hat man die Werkstücke bisher zwischen
Spitzen aufgenommen und den Spitzenrollbock in Längsrichtung zwischen den mit einem
konischen Einlaufbereich versehenen Verzahnungswalzen hindurchgezogen. Es ist nachteilig,
daß die Werkstücke dann in jedem Fall vorher für die Aufnahme in Spitzen zentriert
werden müssen, was einen besonderen Arbeitsvorgang erfordert und das gewalzte Werkstück
verteuert.
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Wenn mehr als zwei Werkzeugwalzen, beispielsweise drei oder vier,
um, das zu walzende Werkstück herum angeordnet sind, wie es an sich beim Gewindewalzen
und auch beim Verzahnungswalzen bekannt ist, bedarf das Werkstück keiner besonderen
Abstützung oder Führung. Der Nachteil dieser Walzvorrichtung ist es, daß das Werkstück
während des Walzens schlecht beobachtet werden kann, da es durch die dritte Walze,
die zudem die Vorrichtung erheblich verteuert, weitgehend verdeckt wird. Bei einer
solchen bekannten Vorrichtung, die zum Verzahnungswalzen dient, sind eine Vorschubvorrichtung
und ein vor drei Verzahnungswalzen angeordnetes Auflager für das Werkstück vorgesehen,
welches aber nur dem Zweck dient, das Werkstück vorzentriert zwischen Druckspindeln
einzuspannen, um das Auflager dann nach unten wegzuklappen, so daß das Werkstück
zwischen die Verzahnungswalzen gedrückt werden kann. Das Problem der Erfindung wird
aber durch diese Vorrichtung nicht berührt, weil sie mit drei Verzahnungswalzen
arbeitet, so daß das Werkstück von Beginn des Walzens durch die drei Verzahnungswalzen
zentrisch geführt ist, was bei zwei diametral sich gegenüberstehenden Verzahnungswalzen
nicht ohne weiteres möglich ist.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, mit nur zwei Verzahnungswalzen
unter Verwendung des an sich bekannten Lineals genaue und fehlerfreie und insbesondere
auch feine Verzahnungen, z. B. Kerbverzahnungen, beliebiger Länge walzen zu können
und eine für diesen Zweck geeignete Abstützung für das zu walzende Werkstück zu
schaffen.
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Die Erfindung löst diese Aufgäbe dadurch, daß das Lineal vor den beiden
Verzahnungswalzen, und zwar in einem solchen Abstand von deren Einlaufseite befestigt
ist, daß das in beim Gewindewalzen bekannter Weise an seinem vorderen Ende bzw.
auf dem zu walzenden Teil aufliegende Werkstück unmittelbar nach dem Einführen dieses
Teiles in den Einlaufbereich der Verzahnungswalzen von dem Lineal freikommt.
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Es ist zwar an sich bekannt, eine Werkstückauflage vor den Werkzeugwalzen
anzuordnen und das zu walzende Werkstück während des Walzens auf dieser Auflage,
die als offene, muldenförmige Auflage oder als geschlossene zylindrische Führung
bekannt ist, zu führen, um Gewinde im Durchlauf zu walzen. Die in Verbindung finit
der geschlossenen zylindrischen Führung verwendete Einspannvorrichtung für das hintere
Ende des gewindezuwalzenden Werkstückes steht ihrerseits mit Zahnrädern in Verbindung,
die dem Werkstück einen eigenen auf den Antrieb der Werkzeugwalzen abgestimmten
Drehantrieb erteilen sollen. Die Einspannvorrichtung übt hierbei aber -nicht die
Funktion einer Vorschubvorrichtung aus; da das Werkstück sich während des Gewindewalzens
zwischen den Werkzeugwalzen selbst in axialer Richtung hindurchführt und dabei die
zylindrische Führung und die Einspannvorrichtung, die auf gemeinsamen Schlittenführungen
längs geführt sind, mit sich zieht, so daß das Werkstück während des ganzen Walzvorganges
in seiner Längsrichtung geführt ist. Die außerdem noch im Walzbereich zu beiden
Seiten des Werkstückes vorhandenen Lineale sollen ein Ausweichen des Werkstückes
verhindern und die sonst benötigte dritte Werkzeugwalze ersparen. Für das Verzahnungswalzen
ist diese Vorrichtung ungeeignet.
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Demgegenüber wird das zu verzahnende Werkstück während des eigentlichen
Walzvorganges erfindungsgemäß nicht mehr durch das zur Anwendung gelangende Lineal
abgestützt. Die Führung des Werkstückes in der bereits angewalzten Verzahnung, die
mit der Verzahnung der beiden Werkzeugwalzen im Eingriff ist, reicht aus, um das
Werkstück, das außerdem noch in der Vorschubvorrichtung drehbar gehaltert ist, zwischen
die Verzahnungsrollen hindurchzudrücken. Für die Führung des Werkstückes zwischen
den Verzahnüngswalzen reicht bereits eine angewalzte Verzahnungslänge von etwa 3
mm aus, so daß das Werkstück also unmittelbar nach dem Einführen seines vorderen
Endes zwischen die Verzahnungswalzen von dem Auflagelineal freikommen kann, so daß
der eigentliche Walzvorgang ohne jede Unterstützung des Werkstückes vonstatten geht.
Auf diese Weise lassen sich mit einfachsten Mitteln vollkommen scharfe Grob- und
Feinkerbverzahnungen walzen.
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Das Lineal, welches vor den Verzahnungswalzen befestigt ist, ist erfindungsgemäß
abgestuft, wobei
die die Auflage für das Werkstück bildende Stufe
in an sich bekannter Weise mit Hartmetall bestückt ist. Zur Abstützung des Werkstückes
genügt eine sehr kurze Stufe, die nur so lang zu sein braucht, daß sie das in Längsrichtung
vorgeschobene Werkstück an dem zu walzenden Teil vor Beginn des Walzens abstützt
und es in richtige Lage zwischen die Verzahnungswalzen einführt und nur noch so
lange abstützt, bis das Werkstück in dem konischen Einlaufbereich der Verzahnungswalzen
angewalzt ist. Um das Lineal jedoch sicher befestigen zu können, muß es länger als
die Stufe sein, woraus wiederum der Vorteil des. abgestuften Lineals hervorgeht,
welches auf der kurzen Stufe eine wesentlich kürzere Hartmetallbestückung als bisher
benötigt. Die Lebensdauer solcher Lineale ist nahezu unbegrenzt, da sie kaum beansprucht
werden.
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Da das Lineal in dem auf das Werkstück eingestellten Abstand vor den
Verzahnungswalzen während des Walzvorganges feststeht, andererseits die Vorschubvorrichtung,
in welcher das Werkstück frei drehbar gelagert ist, unabhängig von dem Lineal beweglich
sein muß, sind beide vorzugsweise in je einer Schlittenführung für sich verschieblich.
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Dagegen ist es wesentlich, den Anwendungsbereich der Vorrichtung möglichst
groß zu gestalten. Nur bei kleinen Walzlängen wäre es möglich; daß, wenn nicht die
Vorrichtung zu groß werden soll, der zur Verfügung stehende Weg des Vorschubgehäuses
gegenüber dem feststehenden Lineal noch ausreicht. Um die Werkstücklänge voll auszuwalzen,
ist es aber erwünscht, daß die Führung des Vorschubgehäuses möglichst lang ist,
andererseits ist es erwünscht, das Vorschubgehäuse nicht zu weit ausladend anordnen
zu müssen, um einen axialen Verschiebeweg zur Verfügung zu haben. Deshalb besteht
ein weiteres Merkmal der Erfindung darin, daß der Schlitten des Vorschubgehäuses
einen Längsschlitz aufweist, durch welchen das Lineal hindurchgreift. Dies ist die
Lösung dafür, auch größere Werkstücklängen bei kleinen baulichen Abmessungen und
ausreichender Führungslänge voll auswalzen zu können.
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Weitere zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung bestehen in der
besonderen Ausbildung der Vorschubvorrichtung, deren Spannkopf mit seiner Längsachse
in der durch die Achsen der beiden Verzahnungswalzen gehenden Ebene liegt und in
dem Vorschubgehäuse drehbar gelagert ist, und ferner darin, daß der Schlitten der
Vorschubvorrichtung mittig zwischen den Schlittenführungen eine in Längsrichtung
liegende Zylinderbohrung aufweist, die über einen feststehenden Kolben gleitet,
der von einem steuerbaren einstellbaren Druckmittel beaufschlagt wird. Eine solche
Vorschubvorrichtung ist, ohne daß sie in der Höhe verstellt werden müßte, für jeden
Durchmesser eines zu walzenden Werkstückes geeignet. Die Vorschubgeschwindigkeit
der Vorrichtung ist außerordentlich feinfühlig und stufenlos regelbar, was insbesondere
während des Anwalzens des Werkstückes wichtig ist, und arbeitet erschütterungsfrei,,
so daß auch feinste Kerbverzahnungen fehlerfrei hergestellt werden können.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt;
und zwar zeigt Fig. r die Vorrichtung in Ansicht; Fig. 2 eine Aufsicht zu Fig. i,
Fig. 3 a bis 3 c das Verzahnungswalzen in verschiedenen Stellungen des Werkstückes.
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Die drehangetriebenen Verzahnungswalzen. sind mit i und 2 bezeichnet.
Sie sind auf den Arbeitsspindeln 3 und q. befestigt, die mit dem nicht dargestellten
Antrieb verbunden sind und im gleichen Drehsinn angetrieben werden.
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Die Verzahnungswalzen sind an der Einlaufseite konisch ausgebildet.
Der konische Teil ist mit 5 bezeichnet. Vor den Verzahnungswalzen ist mittig zu
diesen das Auflagelineal 6 in dem Linealbock 7 befestigt, der in Längsbohrungen
8 verschieblich und durch Schrauben 9 feststellbar ist. Zur Einlaufseite hin besitzt
das Auflagelineal die Überhöhung io mit der kurzen Hartmetallbestückung ii. Als
Werkstück 12 ist ein Federstab dargestellt, der an beiden Enden mit Kerbverzahnungen
versehen werden soll, ohne daß er zentriert ist. Die beiden zu verzahnenden Teile
13 sind auf genauen Vorarbeitsdurchmesser bearbeitet. Das -hintere Ende des rechten
Teiles 13 ruht auf der Überhöhung des Auflagelineals 6 auf (Fig. 3 a), bis beim
Vorschub des Werkstückes die hintere Kante 14 von der Auflagefläche des. Lineals
freikommt (Fig. 3 b).. Dieser kurze Vorschubweg, der etwa 3 mm betragen kann, entspricht
dem für das Anwalzen @ der Längsverzahnung im Bereich des konischen Teiles 5 erforderlichen
Vorschubweg: Das linke Ende des Werkstückes 12 wird von dem Spannkopf 15 aufgenommen,
in welchen der linke Teil 13 eingespannt ist. Spannkopf 15 und Auflagelineal 6 führen
das Werkstück bis zum Anwalzen, während beim eigentlichen Verzahnungswalzen (Fig.
3c) die Führung des Werkstückes durch die Verzahnungswalzen i, 2 und den Spannkopf
15 übernommen wird.
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Der Spannkopf besitzt einen Führungsbolzen 16, der im Vorschubgehäuse
17 mittels Kugel- oder Rollenlager 18 leicht drehbar gelagert und durch Axiallager
i9 abgestützt ist.
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Das Vorschubgehäuse 17 ist mit seinem Schlitten 20 in Schlittenführungen
21 der Konsole 25 geführt und besitzt in seinem Innern den Zylinder 22, der über
den feststehenden Kolben 23 gleitet, dessen Kolbenstange mit 24 bezeichnet ist,
die mit der Konsole 25 des Maschinengestells verbunden ist. Die Druckmittelleitungen
26 sind über das Umschaltventil 27 mit der von der Pumpe 28 herkommenden Druckleitung
29 und mit der Abflußleitung 30 verbunden. Die Vorschubkraft läßt sich an
dem Überdruckventil 31 einstellen. Der Pumpensumpf ist mit 32 bezeichnet, der zweckmäßig
an der Unterseite der Konsole angebracht ist.
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Der Schlitten 2o ist mit einem Längsschlitz 33 versehen, durch welchen
das Auflagelineal 6 hindurchragt, ohne die Hin- und Herbewegung der Vorschubvorrichtung
zu behindern.
Die Verzahnungswalze i ist im Maschinengestell' ortsfest
gelagert, während die Verzahnungswalze 2 auf einem in Querrichtung hin- und herverschieblichen
Schlitten 34 gelagert ist, wie es an Gewindewalzmaschinen bekannt ist.
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Beide Verzahnungswalzen werden auf einen vorher bestimmten Abstand
eingestellt, der durch einen verstellbaren Anschlag 35 begrenzt ist, gegen den der
Schlitten 34 mit dem eingestellten Druck hydraulisch anliegt. Für das Auseinanderfahren
der Verzahnungswalzen dient in bekannter Weise eine Umsteuerung, die an Gewindewalzmaschinen
vorhanden ist.
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Nachdem das Auflagelineal so eingestellt ist, daß die hintere Kante
14 des vorbearbeiteten Teiles 13 einen Abstand von etwa 3 mm von der Vorderkante
des Lineals besitzt, wenn das Werkstück noch gerade von der Verzahnung im konischen
Teil 5 der Verzahnungswalzen frei ist und das hintere Ende des Werkstückes im Spannkopf
15 der Vorschubvorrichtung festgespannt ist, wird durch die rechte Druckmittelleitung
26 Üldruck in den Zylinder 22 gegeben, so daß sich die Vorschub-, vorrichtung nach
rechts bewegt. Nach dem ersten Anwalzen der Verzahnungen durch den konischen Teil
5 ist bereits genügend Führung für das Werkstück vorhanden, da die angewalzte Verzahnung
mit den Verzahnungen der Werkzeugwalzen im Eingriff ist. Bevor das Einwalzen der
Verzahnung auf volle Tiefe beginnt, kann das Werkstück bereits das Auflagelineal
verlassen und wird nunmehr vollkommen frei schwebend, nur an seinem hinteren Ende
unterstützt und geführt, durch die Verzahnungswalzen hindurchgedrückt.
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Der Vorschubw eg kann durch einen einstellbaren Anschlag einstellbar
sein, der auch als Umschaltvorrichtung für die Rückbewegung des Schlittens 34 dienen
kann. Wenn die Verzahnungswalzen entweder selbsttätig oder durch eine Handsteuerung
auseinandergehen, gelangen die Verzahnungen mit den fertiggewalzten Verzahnungen
außer Eingriff. Eine Beschädigung der fertiggewalzten Längsverzahnungen durch Zurückfahren
des Werkstückes ist daher ausgeschlossen.
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Das Werkstück wird dann umgespannt und der bisher eingespannte linke
vorbearbeitete Teil 13 in gleicher Weise verzahnt.
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Für die Gegenstände der Unteransprüche 3, 5 und 6 wird nur in Verbindung
mit dem Gegenstand des Hauptanspruchs Schutz begehrt.