Beschreibung
Verfahren zum Walzen von Kegelrädern auf einer Axial-Gesenkwalzmaschine und Werkzeuganordnung zu dessen Durchführung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruches 5.
Aus der DE 35 26 796 C2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Werkstücke durch Zustellen des oberen Werkzeuges in Richtung der durch die Maschine fest vorgebene Neigung des oberen Werkzeuges erfolgt. Naturgemäß fehlt eine VerStellvorrichtung für den Neigungswinkel. Die radiale Begrenzung des Materialflusses erfolgt durch starr angebundene Bandagen. Die Synchronisation der Werkzeudrehzahlen erfolgt mit verzahnten Synchronisatoren im Werkzeugraum, wobei die Zahnräder unter Last gemäß dem Walzvorschub verstellt werden müssen, was naturgemäß mit entsprechendem Verschleiß verbunden ist.
Aus der DE-OS 26 11 568 ist weiterhin ein Verfahren zum Hersteilen von ringförmigen Werkstücken mit stark profiliertem Querschnitt und ein Walzwerk zu dessen Durchführung bekannt, wobei zwei gegeneinander zustellbare und im festen Winkel gegeneinander geneigte Walzen, von denen zumindest eine angetrieben ist, das Negativ des zu walzenden Profiles aufweisen. Der Winkel ist durch die Maschine fest vorgegeben und naturgemäß fehlt eine Verstellvorrichtung zur Einstellung des Neigungswinkels. Bei diesem sogenannten axialen Gesenkwalzen (AGW) ist allerdings nicht die Herstellung einer tangentialen Profilierung auf der Stirnseite des Werkstückes vorgesehen und es fehlen naturgemäß
Werkzeuge entsprechender Profilierung sowie eine Schließvorrichtung und die kinematische Kopplung der Werkzeuge.
Aus der DE-AS 18 12 423 ist darüber hinaus eine Maschine zum Rollen oder Anwalzen von Zähnen an Kegelrädern bekannt, wobei das Zahnrollwerkzeug auf einer fortschreitend verschiebbaren Spindel befestigt ist, die mit einer den Rohling tragenden Spindel zusammenwirkt und in der eine der Spindeln um ein Gelenk schwenkbar ist, dessen Achse rechtwinkling auf der Ebene steht, die durch die Spindelachsen geht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen, bei dem die Ausformung der zu erzeugenden Profilierung, insbesondere in den Randbereichen bzw. Ecken der Zahnköpfe verbessert und die Taktzeiten verringert werden.
Die Lösung der Aufgabe ist im Kennzeichen der Ansprüche 1 und 5 angegeben. Die Unteransprüche 2 bis 4 und 6 bis 10 enthalten sinnvolle Ergänzungen dazu.
Die erfindungsgemäße Anwendung des AGW-Verfahrens mit gegeneinander schräggestellten Werkzeugen zur Herstellung von ringförmigen Werkstücken mit tangentialer Profilierung auf der Oberseite ermöglicht es, daß beim Walzen jeweils nur ein Teil der Ringfläche des Werkstückes beaufschlagt wird, so daß erheblich geringere Anpreßkräfte aufzubringen sind. Die tangentiale Profilierung wird ausschließlich dadurch erzeugt, daß der Werkstoff überwiegend axial in das tangential profilierte Oberwerkzeug fließt. Mit Zustellen des Oberwerkzeuges wird gleichzeitig mindestens die innere Bandage der Schließeinrichtung zurückgezogen, um die Ausformung der zu erzeugenden Profilierung
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3 dadurch sicherzustellen, daß eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeug und der Schließvorrichtung stattfindet. Durch die damit verbesserten Reibungsverhältnisse wird Werkstoff in die Ecken „gezogen". Die innere Bandage wird parallel zur Drehachse des Oberwerkzeuges verschoben. In die AGW wird ein vorgeformter Rohling gelegt, der bis auf den Bereich der Verzahnung im wesentlichen dem fertiggewalzten Kegelrad entspricht. Bei Zustellung des Oberwerkzeuges setzt die innere Bandage auf dem Steg des Kegelrades auf und bildet gemeinsam mit der äußeren Bandage, die durch das axial nicht verschiebbare Unterwerkzeug gebildet wird, einen geschlossenen Raum für die Umformung. Anschließend dringt die Matrize in den Rohling ein und formt die Verzahnung aus. Durch den Vorschub der Matrize (Oberwerkzeug) zur feststehenden äußeren Matrize (Unterwerkzeug) als auch zur durch einen mitrotierenden Hydraulikzylinder rückziehbaren inneren Bandage (ebenfalls Oberwerkzeug) kommt es zu
Relativbewegungen zwischen Bandagen und Matrize, die zu einer verbesserten Formfüllung in den Ecken führen.
Das Werkstück wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise nur partiell im Umformbereich erwärmt und durch eine fernbetätigte
Klemmvorrichtung gegen Kippen und Drehen gesichert. Die Erwärmung des Werkstückes erfolgt außerhalb der Walzstation derart, daß ein kontinuierlicher Betrieb ohne Wartezeit auf die Erwärmung möglich wird. Die Beladung der Walzstation erfolgt direkt aus der integrierten Erwärmungvorrichtung und mit immer gleich langer zur Beladung erforderlichen Zeit, so daß Schwankungen im Prozeßergebnis minimiert werden. Die taktgenaue Beladung der Erwärmungsvorrichtung erfolgt vollautomatisch von einer als Pufferstrecke genutzten Transporteinrichtung aus.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren 1 bis 3 beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 zeigt beispielhaft im Schnitt die erfindungsgemäße Walzstation Fig. 2 zeigt schematisch in der Draufsicht das Beladen (B), Walzen
(W) und Entladen (E)
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht zu Fig. 2
Gemäß Fig. 1 ist das Oberwerkzeug 3 und die Schließvorrichtung 4,5 um den Winkel α geneigt angeordnet, wobei die Zustellrichtung 8 des oberen Werkzeuges mit der Symmetrielinie der oberen Lagereinheit übereinstimmt. Durch veränderbare Einstellung des Winkels α ist sichergestellt, daß die Wälzlinie der Maschine (Erzeugungswälzlinie) jederzeit mit der Betriebswälzlinie des zu erzeugenden Profiles übereinstimmt. Beim Ende des Walzvorganges kämmt das Werkzeug 3 mit dem erzeugten Profil am Werkstück vergleichbar mit einer bekannten Kegelrad-Verzahnung. Die Schließvorrichtung 4 verschließt beispielsweise die Zahnlücken des Oberwerkzeuges 3, wobei die Zustellung 7 der inneren Bandage 4 der Schließvorrichtung in Richtung der Zustelirichtung 8 derart erfolgt, daß idealerweise ohne Berührung des Werkstückes 10 in Zustellrichtung während der Umformung eine Relativbewegung zum Oberwerkzeug 3 entsteht. Die äußere Bandage 5 der Schließvorrichtung ist fest mit dem unteren Werkzeug verbunden, das wiederum axial nicht zugestellt wird. Die Verformung des Werkstückes 10 wird bestimmt durch das Profil des Werkzeuges 3, das in Zustellrichtung 8 auf das Werkzeug 2 zubewegt wird, bis die endgültige Form des Werkstückes 10 erreicht ist und der Werkstoff in überwiegend axialer Richtung in die Hohlräume des Werkzeuges 3 geflossen ist. Die Klemmvorrichtung 1 mit der Zustellrichtung 9 ragt aus dem Werkzeug 2 heraus und hält das Werkstück 10 in zentrischer Lage, gleichzeitig wird damit ein Ankippen des Werkstückes 10 oder ein relatives Verdrehen zu
den Werkzeugen verhindert. Das Entladen der Walzstation bei drehenden Werkzeugen erfolgt mit einer üblichen Entladevorrichtung.
In den Fig. 2 und Fig. 3 ist die Walzstation W entsprechend Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei eine Beladevorrichtung 15 und eine
Entladevorrichtung 17 für die Walzstation W angeordnet sind. Außerhalb der Walzstation W befindet sich im Zug riffsbe reich der Beladevorrichtung 15 die Erwärmungseinrichtung 13, die ihrerseits über die Stationen B1 und die Beladevorrichtung 12 beladen wird.
Darüber hinaus besitzt die Erwärmungseinrichtung 13 eine oder mehrere Erwärmungsstationen 14, unter die die Werkstücke, nachdem sie lagerichtig von einem oder mehreren Haltern aufgenommen worden sind, nacheinander, zum Beispiel durch Drehen der Transportebene oberhalb der ZuStelleinrichtung 18, gelangen. Die Anzahl der Erwärmungsstationen 14 ergibt sich aus der erforderlichen Erwärmungszeit und der Taktzeit der Maschine. Bei Erfordernis ermöglicht die Ausführung der Erwärmungseinrichtung 13 die Erwärmung in einem geschlossenen Raum, beispielsweise unter Schutzgas. Der Erwärmungseinrichtung 13 vorgeschaltet ist eine Transporteinrichtung 11 für die zu erwärmenden Werkstücke 10.
Die Einstellung der Erzeugungswälzlinie der Maschine auf die Betriebswäzlinie der zu erzeugenden Profilierung erfolgt um den Drehpunkt 22 derart, daß im Verstellbereich ß verschiedene Winkel α eingestellt werden können, wobei die Einrichtung zur Erzeugung der Zustellrichtung 8 des oberen Werkzeuges 3 gleichzeitig mit verstellt wird. Dadurch wirkt die Zustellkraft stets in Richtung der Symmetrielinie des oberen Werkzeuges.
Die obere Wechseleinheit 21 beinhaltet das Werkzeug 3 und die Schließvorrichtung 4. Die untere Wechseleinheit 20 beinhaltet das Werkzeug 2, die Klemmvorrichtung 1 und die Schließvorrichtung 5. Der Antrieb der Walzstation 16 erfolgt mit mindestens einem Drehantrieb derart, daß eine ununterbrochene kinematische Kopplung der beiden um den Winkel α zueinander geneigten Achsen bei einem bestimmten Übersetzungsverhältnis der Drehzahlen von oberer und unterer Werkzeugachse erfolgt.
Eine mechanische Kopplung erfolgt beispielsweise mit einem Antrieb durch Anordnung eines Kronenrades im Drehpunkt 22, in das den Symmetrielinien der oberen und unteren Werkzeugachsen folgende Ritzelwellen kämmen. Eine elektrische Kopplung erfolgt naturgemäß mit getrennten Antrieben für die obere und untere Werkzeugachse.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren finden im wesentlichen folgende Arbeitabläufe statt:
1. Das Werkstück wird in der Beladestation B1 aufgenommen und auf die Beladestation B2 umgesetzt. Es durchläuft die
Erwärmungseinrichtung 13 derart, daß vorzugsweise nur die auf der Stirnseite umzuformenden Bereiche des Werkstückes erwärmt werden.
2. Anschließend wird das Werkstück von der Beladestation B2 auf die Beladestation B3 umgesetzt und gelangt anschließend in die Walzstation 16. Mit der Klemmvorrichtung 1 wird der innere Durchmesser des Werkstückes 10 zentrisch zum Werkzeug 2 geklemmt. Mit Zustellung des Werkzeuges 3 während des Walzvorganges wird die Schließvorrichtung 4 zurückgezogen. Nach
Beendigung des Walzvorganges und Aufeinanderfahren der
Werkzeuge fährt die Entladevorrichtung 17 in die Walzstation und die Klemmvorrichtung 1 wird gelöst.
3. Nach dem Ausschwenken der Entladevorrichtung 17 wird das Werkstück der Entladestation übergeben.