EP1529579B1 - Stangenartiges Verzahnungswerkzeug - Google Patents

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EP1529579B1
EP1529579B1 EP04024449A EP04024449A EP1529579B1 EP 1529579 B1 EP1529579 B1 EP 1529579B1 EP 04024449 A EP04024449 A EP 04024449A EP 04024449 A EP04024449 A EP 04024449A EP 1529579 B1 EP1529579 B1 EP 1529579B1
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EP
European Patent Office
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clamping
clamping body
rolling die
gearing
opposite
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Klaus Oppelt
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Fette GmbH
Original Assignee
Fette GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H5/00—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
    • B21H5/02—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls
    • B21H5/027—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls by rolling using reciprocating flat dies, e.g. racks

Definitions

  • the invention relates to a rod-like gear tool according to the preamble of claim 1.
  • the known rolling rods have at the ends lugs or lugs, with the help of which they are attached to the carriage.
  • the height of the teeth is naturally predetermined and must always be adhered to. It is understood that after a certain period of wear of the teeth takes place. It is also known to remanufacture such worn rods to grind the residual profile and mold a new profile. This gives the entire tooth profile a lower height. To compensate for this amount, it is known to arrange a so-called supplement between carriage and roll bar.
  • the disadvantage of such a solution is that they is limited use, requires a difficult machine assembly and it can easily happen that the lugs or tabs break at the ends of the roll bar.
  • a rolling rod of the type mentioned in which a toothing is provided on two opposite longitudinal sides.
  • the other opposite longitudinal sides are clamped in a clamping device, which clamps the rolling rod against an underlying support surface of a document block. Because of the double toothing, the service life of the rolling rods is doubled.
  • the invention has for its object to provide a gear tool, which has the advantages of the latter solution and also sets the roll bar precisely in position.
  • the service life of the gear tool with double tooth profile is also twice as long. If both tooth profiles are worn, the rolling rod is disposed of.
  • the cost of producing a rolling bar with a double tooth profile is naturally somewhat greater than for one which has only one tooth profile. On the other hand, it is significantly lower than for two separate rolling rods, in particular if the tooth profile is identical on both sides of the roll bar.
  • the service life corresponds, as I said, the double life of simply toothed rolling rods, so that the elimination of a reprocessing, which in turn is associated with corresponding expenditure, is outweighed by the advantages.
  • Rolling rods of a conventional type are known to be supported with their underside on a slide or block of the machine tool. This is not the case with the invention because means are provided on the other longitudinal sides of the rolling rod in order to fix them securely at a predetermined height on a carriage.
  • the means for this purpose each have two oppositely directed abutment surfaces which are formed on the longitudinal sides of the rolling rod.
  • a tensioning device causes the application of the contact surfaces on parallel spaced bearing surfaces. Furthermore, the clamping device on clamping means, with which the contact surfaces are pressed against the bearing surfaces.
  • a further embodiment of the invention provides that the clamping means each have two oppositely directed clamping surfaces, on each side of the opposite other longitudinal sides of the rolling rod, wherein the clamping surfaces form associated with contact surfaces a spline.
  • the tensioning device has an elongated first clamping body on which the bearing surfaces are formed and in which an elongate recess is formed above a bearing surface whose cross-section is complementary to the wedge-shaped profile.
  • the clamping device has a second clamping body, which has an inclined surface which cooperates with the facing clamping surface of the gear tool and means are provided to bias the second clamping body so that the contact surfaces are pressed against the facing bearing surfaces.
  • the second clamping body has a second inclined surface, with the first inclined surface diverges to the outside.
  • the second inclined surface cooperates with a complementary inclined surface of the first clamping body.
  • the clamping bodies are preferably both formed in one piece and extend at least over the length of the rolling rod.
  • a rolling rod 10 is generally rectangular in cross-section and has on opposite longitudinal sides a first toothing 12 and a second toothing 14.
  • the serrations 12, 14 extend over the entire length of the rolling rod.
  • the profile toothing 12, 14 has different shape zones, namely in particular an inlet zone, a calibration zone and an outlet zone. In this order, the zones for the teeth 12 are from right to left and for the teeth 14 from left to right.
  • two such rolling rods are used by being clamped on counter-adjustable slide of a machine tool, not shown, wherein they form a toothing on opposite sides in the workpiece.
  • the rolling rod 10 can first with its tooth profile 12 and then be used with their tooth profile 14, when the first is unusable due to wear.
  • the roll bar 10 has at the other opposite longitudinal sides two parallel spaced strips 16,18 and 20, 22.
  • the strips 16 to 22, which extend over the entire length of the rolling rod 10, have surfaces which point upwards or downwards in FIG. 2.
  • the strips 16, 20 have upwardly facing contact surfaces 24, 26 and the strips 18, 20 downwardly facing contact surfaces 28, 30. The latter are on bearing surfaces 32 and 34 of a clamping body 36, which will be discussed below.
  • each strip 16 to 22 also have mutually facing clamping surfaces 38 and 40, which converge to the outside.
  • each strip 16 to 22 is a wedge profile in cross-section.
  • the strips 16 to 22 are symmetrical about a transverse center plane of the rolling rod 10 and symmetrical about its longitudinal center plane.
  • the first clamping body 36 which extends over the length of the rolling rod 10, is approximately U-shaped in cross section.
  • the left leg forms with its top the bearing surface 32, while the bearing surface 34 is formed by a recess 42 which is formed on the inside of the other leg and complementary to the cross-sectional profile of the strips 16 to 22.
  • the position of the strips 16 to 22 is such in that, when the contact surfaces 24, 26 or 28, 30 rest on the bearing surfaces 32, 34, there is a spacing given to the web of the U-profile. This web is very stable in order to absorb pressing forces which act to a high degree on the rolling rod 10.
  • a second clamping body 44 has a first inclined surface 46 and a second inclined surface 48, which inclined surfaces 46, 48 diverge away from each other and are arranged so that they are complementary to an inclined surface 16 of the swept bar and a further inclined surface 50 of the first clamping body 36th
  • the second clamping body 44 extends over the same length as the first clamping body 36, and with the aid of a plurality of clamping screws, one of which is shown at 52 in dashed lines, the second clamping body 44 is laterally clamped against the first clamping body 36.
  • the associated bar 22 is pressed into the recess 30, wherein the contact surface 30 is pressed firmly against the bearing surface 34.
  • the contact surface 28 is pressed firmly against the bearing surface 32 and the rolling rod 10 laterally held by the inclined surfaces 46, 48.
  • the clamping body 44 is removed and the rolling rod 10 is rotated by 180 ° about its longitudinal axis and clamped again in the manner described.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein stangenartiges Verzahnungswerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der DE 4306742 ist bekannt geworden, zwei zahnstangenartige Werkzeuge zur Herstellung einer Außenverzahnung von Getrieberädern oder dergleichen vorzusehen. Die paarweise angeordneten Walzstangen sind an gegenläufig verschiebbaren Schlitten einer Werkzeugmaschine befestigt. Die Zahnung wirkt an gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks, das drehbar eingespannt ist. Die Zahnung ist gerade oder schräg profiliert mit stetig höher werdendem Zahnprofil, wobei das Bezugsprofil über die gesamte Zahnstangenlänge hin dasselbe ist. Es ist ferner bekannt, die Zähne zu Beginn mit einer niedrigeren und dann zunehmenden Höhe auszuführen, so daß über den Hubverlauf eine zunehmende Einarbeitung der Verzahnung in das Getrieberad stattfindet. Man spricht daher von einer Einlaufzone, einer Kalibrierzone und einer Dekompressionszone. In der Kalibrierzone ist die Zahnhöhe gleich, während sie in der Dekompressionszone allmählich kleiner wird.
  • Die bekannten Walzstangen weisen an den Enden Ansätze oder Laschen auf, mit deren Hilfe sie am Schlitten anbringbar sind. Die Höhe der Zahnung ist naturgemäß vorgegeben und muß stets eingehalten werden. Es versteht sich, daß nach einer gewissen Zeit ein Verschleiß der Zähne stattfindet. Es ist ferner bekannt, zur Wiederaufarbeitung derartiger verschlissener Walzstangen das Restprofil abzuschleifen und ein neues Profil einzuformen. Dadurch erhält das gesamte Zahnprofil eine geringere Höhe. Um diese Höhe auszugleichen, ist bekannt, eine sogenannte Beilage zwischen Schlitten und Walzstange anzuordnen. Nachteilig bei einer derartigen Lösung ist, daß sie nur begrenzt einsetzbar ist, eine schwierige Maschinenmontage erfordert und es leicht geschehen kann, daß die Ansätze oder Laschen an den Enden der Walzstange brechen.
  • Es ist ferner aus US-A-4,798,070 bekannt, die Maschinenmontage mit Hilfe eines länglichen Fußes durchzuführen, dessen Breite der der Walzstange entspricht und deren Länge etwas größer ist als die der Walzstange, die ihrerseits einen Ansatz oder eine Lasche nicht aufweist. Walzstange, ggfs. Beilage und Fuß, werden mit Hilfe von Schrauben zusammengehalten. Vorteilhaft bei dieser Lösung ist, daß ein sogenannter Laschenbruch nicht zu befürchten ist und auch die Maschinenmontage relativ einfach ist. Im Hinblick auf den Aufwand ist jedoch diese Lösung als ungünstig zu betrachten.
  • Aus DE-A-294 822 ist eine Walzstange der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei der an zwei gegenüberliegenden Längsseiten eine Zahnung vorgesehen ist. Die anderen gegenüberliegenden Längsseiten werden in einer Spannvorrichtung eingespannt, wobei diese die Walzstange gegen eine darunter liegende Auflagefläche eines Unterlagenblocks spannt. Wegen der doppelten Zahnung ist die Einsatzzeit der Walzstangen verdoppelt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verzahnungswerkzeug zu schaffen, das die Vorteile der zuletzt genannten Lösung aufweist und ferner die Walzstange präzise in ihrer Lage festlegt.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Auch bei der Erfindung ist die Standzeit des Verzahnungswerkzeugs bei doppeltem Zahnprofil auch doppelt so lang ist. Sind beide Zahnprofile verschlissen, wird die Walzstange entsorgt.
  • Der Aufwand für die Fertigung einer Walzstange mit doppeltem Zahnprofil ist naturgemäß etwas größer als für eine solche, die nur ein Zahnprofil aufweist. Andererseits ist er deutlich geringer als für zwei getrennte Walzstangen, insbesondere wenn das Zahnprofil auf beiden Seiten der Walzstange identisch ist. Die Standzeit entspricht, wie gesagt, der doppelten Standzeit einfach gezahnter Walzstangen, sodaß der Wegfall einer Wiederaufarbeitung, die ja ihrerseits mit entsprechendem Aufwand verbunden ist, durch die Vorteile aufgewogen wird.
  • Walzstangen herkömmlicher Art stützen sich bekanntlich mit ihrer Unterseite auf einem Schlitten oder Block der Werkzeugmaschine ab. Dies ist bei der Erfindung nicht der Fall, weil auf den anderen Längsseiten der Walzstange Mittel vorgesehen sind, um diese sicher in einer vorgegebenen Höhe auf einen Schlitten festzulegen. Die Mittel hierzu weisen jeweils zwei entgegengesetzt gerichtete Anschlagflächen auf, die an den Längsseiten der Walzstange geformt sind. Eine Spannvorrichtung bewirkt das Anlegen der Anlageflächen an parallel beabstandeten Lagerflächen. Ferner weist die Spannvorrichtung Spannmittel auf, mit welchen die Anlageflächen gegen die Lagerflächen gedrückt werden.
  • In diesem Zusammenhang sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Spannmittel jeweils zwei entgegengesetzt gerichtete Spannflächen, auf jeder Seite der gegenüberliegenden anderen Längsseiten der Walzstange aufweist, wobei die Spannflächen mit zugeordneten Anlageflächen ein Keilprofil bilden. Die Spannvorrichtung weist einen langgestreckten ersten Spannkörper auf, an dem die Lagerflächen gebildet sind und in dem eine längliche Ausnehmung oberhalb einer Lagerfläche geformt ist, deren Querschnitt komplementär zum keilförmigen Profil ist. Die Spannvorrichtung weist einen zweiten Spannkörper auf, der eine Schrägfläche aufweist, die mit der zugekehrten Spannfläche des Verzahnungswerkzeugs zusammenwirkt und Mittel vorgesehen sind, um den zweiten Spannkörper so vorzuspannen, daß die Anlageflächen gegen die zugekehrten Lagerflächen gedrückt werden.
  • Es sind verschiedene konstruktive Lösungen zur Ausbildung des zweiten Spannkörpers vorstellbar. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht hierzu vor, daß der zweite Spannkörper eine zweite Schrägfläche aufweist, die mit der ersten Schrägfläche nach außen divergiert. Die zweite Schrägfläche wirkt mit einer komplementären Schrägfläche des ersten Spannkörpers zusammen. Es ist mindestens eine Spannschraube vorgesehen, die den zweiten Spannkörper gegen den ersten Spannkörper anzieht, wodurch ein Keilprofil in die komplementäre Ausnehmung gedrückt wird und die Anlageflächen gegen die Lagerflächen gepreßt werden zur Sicherung der Walzstange in ihrer eingespannten Lage.
  • Die Spannkörper sind vorzugsweise beide einteilig geformt und erstrecken sich mindestens über die Länge der Walzstange.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt die Seitenansicht einer Walzstange.
    Fig. 2
    zeigt den Schnitt durch die Walzstange nach Fig. 1 entlang der Linie 2-2 und eine dazugehörige Spannvorrichtung.
  • Eine Walzstange 10 ist im Querschnitt allgemein rechteckförmig und weist auf gegenüberliegenden Längsseiten eine erste Zahnung 12 und eine zweite Zahnung 14 auf. Die Zahnungen 12, 14 erstrecken sich über die gesamte Länge der Walzstange. Die Profilverzahnung 12, 14 weist unterschiedliche Formzonen auf, nämlich insbesondere eine Einlaufzone, eine Kalibrierzone und eine Auslaufzone. In dieser Reihenfolge liegen die Zonen für die Verzahnung 12 von rechts nach links und für die Verzahnung 14 von links nach rechts. Für die Herstellung einer spannlosen Verzahnung, z.B. eines Getrieberades, werden zwei derartiger Walzstangen eingesetzt, indem sie auf gegenläufig verstellbaren Schlitten einer nicht gezeigten Werkzeugmaschine aufgespannt werden, wobei sie an gegenüberliegenden Seiten in das Werkstück eine Verzahnung einformen. Mithin kann die Walzstange 10 zunächst mit ihrem Zahnprofil 12 und anschließend mit ihrem Zahnprofil 14 eingesetzt werden, wenn das erste durch Verschleiß unbrauchbar ist.
  • Wie aus Fig. 2 zu erkennen, hat die Walzstange 10 an den anderen gegenüberliegenden Längsseiten zwei parallel beabstandete Leisten 16,18 bzw. 20, 22. Die Leisten 16 bis 22, die sich über die gesamte Länge der Walzstange 10 erstrecken, weisen Flächen auf, die in Fig. 2 nach oben bzw. nach unten weisen. Die Leisten 16, 20 haben nach oben zeigende Anlageflächen 24, 26 und die Leisten 18, 20 nach unten zeigende Anlageflächen 28, 30. Letztere liegen auf Lagerflächen 32 bzw. 34 eines Spannkörpers 36, auf den weiter unten noch eingegangen wird.
  • Die Leisten 16 bis 22 haben ferner einander zugekehrte Spannflächen 38 bzw. 40, die nach außen konvergieren. Mithin stellt jede Leiste 16 bis 22 im Querschnitt ein Keilprofil dar. Die Leisten 16 bis 22 sind symmetrisch zu einer Quermittenebene der Walzstange 10 und symmetrisch zu ihrer Längsmittenebene.
  • Der erste Spannkörper 36, der sich über die Länge der Walzstange 10 erstreckt, ist im Querschnitt annähernd U-förmig. Der linke Schenkel bildet mit seiner Oberseite die Lagerfläche 32, während die Lagerfläche 34 von einer Ausnehmung 42 gebildet ist, die auf der Innenseite des anderen Schenkels geformt und komplementär ist zum Querschnittsprofil der Leisten 16 bis 22. Die Lage der Leisten 16 bis 22 ist derart, daß bei einer Auflage der Anlageflächen 24, 26 bzw. 28, 30 auf den Lagerflächen 32, 34 ein Abstand zum Steg des U-Profils gegeben ist. Dieser Steg ist sehr stabil, um Preßkräften, die im hohen Maße auf die Walzstange 10 wirken, aufzunehmen.
  • Ein zweiter Spannkörper 44 weist eine erste Schrägfläche 46 und eine zweite Schrägfläche 48 auf, welche Schrägflächen 46, 48 voneinander fort divergieren und so angeordnet sind, daß sie komplementär sind zu einer Schrägfläche 16 der gekehrten Leiste und einer weiteren Schrägfläche 50 des ersten Spannkörpers 36. Der zweite Spannkörper 44 erstreckt sich über die gleiche Länge wie der erste Spannkörper 36, und mit Hilfe mehrerer Spannschrauben, von denen eine gestrichelt bei 52 dargestellt ist, wird der zweite Spannkörper 44 seitlich fest gegen den ersten Spannkörper 36 gespannt. Dadurch wird die zugehörige Leiste 22 in die Ausnehmung 30 eingepreßt, wobei die Anlagefläche 30 fest gegen die Lagerfläche 34 gepreßt wird. Die Anlagefläche 28 wird fest gegen die Lagerfläche 32 gepreßt und die Walzstange 10 seitlich durch die Schrägflächen 46, 48 gehalten. Durch die beschriebene Einspannung ist daher die Walzstange 10 präzise in ihrer Lage, insbesondere auch ihrer Höhenlage, festgelegt.
  • Ist das Zahnprofil 12 nicht mehr brauchbar, wird der Spannkörper 44 entfernt und die Walzstange 10 um 180° um ihre Längsachse gedreht und erneut in der beschriebenen Art und Weise eingespannt.

Claims (6)

  1. Stangenartiges Verzahnungswerkzeug mit einer Walzstange (10) und mit Mitteln zur Anbringung an einem Schlitten einer Werkzeugmaschine, wobei die im Querschnitt annähernd rechteckförmige Walzstange (10) auf gegenüberliegenden Längsseiten eine Zahnung (12, 14) aufweist und auf den anderen gegenüberliegenden Längsseiten Mittel einschließlich einer Spannvorrichtung vorgesehen sind zur Anbringung in der Werkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel jeweils zwei entgegengesetzt und jeweils in Richtung der entsprechenden Zahnung (12, 14) gerichtete Anlageflächen (24, 26, 28, 30) an den anderen gegenüberliegenden Längsseiten aufweisen zwecks Anlage an parallel beabstandeten Lagerflächen (32, 34) der Spannvorrichtung und die Spannvorrichtung Spannmittel aufweist, mit welchen die Anlageflächen (24, 26, 28, 30) gegen die Lagerflächen (32, 34) gedrückt werden.
  2. Verzahnungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel jeweils zwei entgegengesetzt gerichtete Spannflächen (38, 40) auf jeder der anderen gegenüberliegenden Längsseiten der Walzstange (10) aufweisen, die jeweils mit einer zugeordneten Anlagefläche (24, 26, 28, 30) ein Keilprofil bilden, die Spannvorrichtung einen langgestreckten ersten Spannkörper (36) aufweist, der die Lagerflächen (32, 34) aufweist sowie eine längliche Ausnehmung (42) oberhalb einer Lagerfläche (34), deren Querschnitt komplementär zum keilförmigen Profil ist und die Spannvorrichtung einen zweiten Spannkörper (44) aufweist, der eine Schrägfläche (46) aufweist, die mit der zugekehrten Spannfläche (38 bzw. 40) der Walzstange (10) zusammenwirkt und Mittel vorgesehen sind, um den zweiten Spannkörper (44) so vorzuspannen, daß die Anlageflächen (24, 26, 28, 30) gegen die zugeordneten Lagerflächen (32, 34) angedrückt werden.
  3. Verzahnungswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spannkörper (44) eine zweite Schrägfläche (48) aufweist, die mit der ersten Schrägfläche (46) nach außen divergiert, die zweite Schrägfläche (48) mit einer komplementären Schrägfläche (50) des ersten Spannkörpers (36) zusammenwirkt und mindestens eine Spannschraube (52) vorgesehen ist, um den zweiten Spannkörper (44) gegen den ersten Spannkörper (36) anzuziehen, wodurch ein Keilprofil in die komplementäre Ausnehmung (42) gedrückt wird und die Anlageflächen (24, 26, 28, 30) gegen die Lagerflächen (32, 34) gedrückt werden zur Sicherung der Walzstange (10) in ihrer eingespannten Lage.
  4. Verzahnungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (24, 26, 28, 30) annähernd die Länge der Waltstange (10) aufweisen und die Lagerflächen (32, 34) sich mindestens über eine Länge erstrecken, die der Länge der Anlageflächen (24 bis 30) entspricht.
  5. Verzahnungswerkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spannkörper (44) die gleiche Länge aufweist, wie der erste Spannkörper (36).
  6. Verzahnungswerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß erster und/oder zweiter Spannkörper (44, 46) einteilig geformt ist.
EP04024449A 2003-11-06 2004-10-14 Stangenartiges Verzahnungswerkzeug Not-in-force EP1529579B1 (de)

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