DE1552174A1 - Method and apparatus for forming toothed parts - Google Patents
Method and apparatus for forming toothed partsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf neuartige Verfahren und Vorrichtungen zum Formen gezahnter Werkstücke oder Teile durch eine plastische Verformung der Teile derart, daß an den Teilen Keilbahnen oder Zahnradzähne entstehen. The invention of parts for forming toothed workpieces or parts by plastic deformation relates to novel methods and apparatus such that arise at the portions keyways or gear teeth.
Es sei bemerkt, daß das Verfahren, mittels dessen mit Zähnen versehene Werkstücke geformt werden können, im wesentlichen das gleiche bleibt, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob es sich bei dem Werkstück um eine Keilwelle, ein geriffeltes oder gerändeltes Bauteil oder um ein Zahnrad handelt? derartige Werkstücke unterscheiden sich in erster Linie bezüglich der Form und der Abstände der Zähne bzw. der entsprechenden Formelemente sowie bezüglich der Lange der einzelnen Werkstücke. Im folgenden wird daher die Bezeichnung "Zahnrad" benutzt, um aus Gründen der Einfachheit mit Zähnen oder dergleichen versehene Bauteile oder Werkstücke der verschiedensten Form zu bezeichnen. Genauer gesagt bezeichnet der Ausdruck "Zahnrad" im folgenden allgemein jedes Werkstück, dasIt should be noted that the method by means of which with Workpieces provided with teeth can be shaped, essentially remains the same, regardless of whether the workpiece is a splined shaft, a corrugated or knurled component or a gear? Such workpieces differ primarily with regard to the shape and the spacing of the teeth or the corresponding shaped elements, as well as with regard to the length of the individual ones Work pieces. In the following, the term “gear” is therefore used to denote components or workpieces of the most varied of shapes provided with teeth or the like for the sake of simplicity. More precisely, the term "gear" in the following generally refers to any workpiece that
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an seiner Außenfläche mit zahnförmigen Formelementen versehen ist.provided on its outer surface with tooth-shaped shaped elements is.
Die Herstellung von Zahnrädern im Wege einer plastischen Verformung eines Rohlings oder dergleichen wird bereits in großem Umfang anstelle der Erzeugung von Zahnrädern aus massivem Material durch maschinelle Bearbeitung angewendet, denn wenn Zahnräder aus massivem Material geschnitten werden, gehen große Materialmengen verloren und der Herstellungsvorgang ist zeitraubend. Das gelegentlich auch als "Zahnradwalzen11 bezeichnete Verfahren zum Erzeugen von Zahnrädern durch eine plastische Verformung des Materials wird gewöhnlich in der Weise durchgeführt, daß intermittierend mit Hilfe eines Formwerkzeugs eine radial gerichtete Kraft auf das Material des Werkstücks aufgebracht wird, und zwar jeweils im Bereich einer Zahnlücke des Werkstücks; bei diesem Arbeitsgang handelt es sich tatsächlich um einen Schmiede- oder Stauchvorgang und nicht etwa um einen Walzvorgang. Das aus dem Zahnlückenraum herausgedrückte Material wird gezwungen, plastisch zu fließen, und es wird aus dem Bereich des Zahnfußes heraus so verdrängt, daß es den Zahnkopf bildet, wobei das Zahnprofil durch eine entsprechende Formgebung der Formwerkzeuge bestimmt wird} der Rohling für ein in dieser Weise herzustellendes Zahnrad enthält die gleiche Materialmenge wie das fertige Zahnrad.The production of gears by plastic deformation of a blank or the like is already widely used instead of the production of gears from solid material by machining, because when gears are cut from solid material, large amounts of material are lost and the manufacturing process is time consuming. The method for producing gears by plastic deformation of the material, sometimes also referred to as "gear rolling 11 ", is usually carried out in such a way that a radially directed force is intermittently applied to the material of the workpiece with the aid of a forming tool, in the region of one at a time Tooth gap of the workpiece; this operation is actually a forging or upsetting process and not a rolling process it forms the tooth head, the tooth profile being determined by a corresponding shaping of the molding tools} the blank for a toothed wheel to be produced in this way contains the same amount of material as the finished toothed wheel.
Bei allen bis jetzt bekannten Verfahren, die bei Maschinen zum Erzeugen von Zahnrädern durch eine plastische Verformung angewendet werden, wird das Werkstück um seineIn all previously known methods that are used in machines for producing gears by a plastic Deformation will be applied, the workpiece will be around its
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eigene Ach.Be gedreht, um nacheinander alle Zahnlücken einem entsprechenden Zahn des Formwerkzeugs oder G-esenks gegenüberzustellen. Während sich das Werkstück dreht, dringen die Zähne des Formwerkzeugs fortschreitend tiefer in das Material ein, und zwar entweder dadurch, daß der Zahnkopf der aufeinander folgenden Formwerkzeugzähne fortschreitend vergrößert wird, oder als Folge einer mechanischen Wirkung, mittels deren die Formwerkzeuge einander fortschreitend genähert werden, um den Abstand zwischen dem Scheitel eines Werkzeugzahns und der Achse des vYerkstücks zu verkleinern, bis dieser Abstand im wesentlichen gleich dem halben Fußkreisdurchmesser des herzustellenden Zahnrades ist.own Ach.Be rotated to one after the other all tooth gaps corresponding tooth of the forming tool or counterbore. As the workpiece rotates, the teeth of the forming tool progressively penetrate the material one, either by the fact that the tooth tip of the successive molding tool teeth gradually increases in size is, or as a result of a mechanical action by means of which the molds are progressively brought closer to each other, to reduce the distance between the vertex of a tool tooth and the axis of the workpiece until this distance is essentially equal to half the root diameter of the gear to be produced.
Gegenwärtig werden zwei grundsätzlich verschiedene Verfahren angewendet, um Zahnräder im Wege der plastischen Verformung herzustellen. Bei dem ersten dieser bekannten Verfahren arbeiten das Formwerkzeug und das Werkstück ähnlich zusammen wie zwei miteinander kämmende Zahnräder. Das Formwerkzeug kann als Zahnstange ausgebildet sein, die mit dem Werkstück zusammenarbeitet, das dann als Ritzel wirkt oder das Formwerkzeug kann die Gestalt eines Zahnrades erhalten, das auf ähnliche Weise mit dem als Eitzel wirkenden Werkstück zusammenarbeitet. Bei beiden Arten von Formwerkzeugen ist das Eindringen" der Werkzeugzähne in das Werkstück dadurch bewirkt, daß der Abstand zwischen dem Scheitel der Werkzeugzähne und der Achse des Werkstücks fortschreitend verkleinert wird.At present, two fundamentally different methods are used to transform gears by means of plastic deformation to manufacture. In the first of these known methods, the forming tool and the workpiece work together similarly like two meshing gears. The molding tool can be designed as a rack that connects to the workpiece cooperates, which then acts as a pinion or the mold can be given the shape of a gear that cooperates in a similar way with the workpiece acting as a pinion. Both types of forming tools are the penetration "of the tool teeth into the workpiece is caused by the distance between the apex of the tool teeth and the axis of the workpiece is progressively reduced.
Bei dem zweiten bekannten Verfahren arbeiten das Formwerkzeug und daß Y/erkstück ähnlich zusammen, wie ein Abwäli-In the second known method, the molding tool and that Y / er piece work together in a similar way to a rolling
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fräser mit einem Werkstück zusammenarbeitet. Mit anderen Worten, das Formwerkzeug bewegt sich gegenüber der Längsachse des Werkstücks in der Längsrichtung. Das Formwerkzeug kann durch mehrere aufeinander folgende Matrizen oder Gesenke (dies) gebildet werden, die am Umfang des Abwälzwerkzeugs anstelle der Zähne eines Abwälzfrääers angeordnet sind, oder das Formwerkzeug kann die Gestalt einer Schnecke erhalten, deren Achse quer zur Achse des Werkstücks verläuft. Bei beiden Anordnungen üben die Zähne des Formwerkzeugs eine intermittierende Wirkung und in der Längsrichtung des Werkstücks entlang einer geraden oder schraubenlinienförmigen Linie aus, wobei jedoch der die Verformung bewirkende Druck radial in Richtung auf die Mittelachse des Werkstücks aufgebracht wird. Im letzteren Fall ist das Formwerkzeug normalerweise auf Schlitten oder Führungen so angeordnet, mittels deren das Werkzeug kreisend hin- und herbewegt wird, während das Werkstück in der Längsrichtung durch die Walzzone der Formwerkzeuge hindurch vorgeschoben wird.milling cutter cooperates with a workpiece. In other words, the molding tool moves relative to the longitudinal axis of the workpiece in the longitudinal direction. The molding tool can be formed by several successive dies or dies (dies) that take place on the circumference of the hob the teeth of a hob cutter are arranged, or the forming tool can be given the shape of a worm, whose axis is transverse to the axis of the workpiece. In both arrangements, the teeth of the molding tool practice an intermittent one Effect and in the longitudinal direction of the workpiece along a straight or helical line, however, the pressure causing the deformation is applied radially in the direction of the central axis of the workpiece. In the latter case, the mold is normally arranged on slides or guides by means of which the Tool is reciprocated in a circular motion while the workpiece is longitudinally through the rolling zone of the forming tools is advanced through it.
Bei beiden vorstehend besprochenen Verfahren ist kein Arbeitsspiel, das dem Zahnfußspiel oder toten Gang gleichwertig ist, zwischen den Zähnen des Formwerkzeugs und den Zahnelementen am Werkstück vorhanden. Die Formwerkzeugzähne werden mit den Zähnen des Werkstücks unter hohem Druck in äußerst innige Berührung gebracht, und sie arbeiten mit den Zähnen am Werkstück über deren ganze Tiefe zusammen.In both of the methods discussed above, no work cycle is equivalent to the tooth root play or backlash is present between the teeth of the mold and the tooth elements on the workpiece. The mold teeth will be brought into extremely intimate contact with the teeth of the workpiece under high pressure, and they work with the teeth on Work piece together over their entire depth.
Bei jedem der vorstehend geschilderten Verfahren ergeben sich natürlich sowohl Vorteile als auch Nachteile. Bei dem zuerst erwähnten Verfahren ergeben sich gewöhnlich größereEach of the methods outlined above naturally has both advantages and disadvantages. at the first-mentioned procedure usually results in larger ones
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Beschränkungen bezüglich der herstellbaren Arten von Zahnrädern als bei dem zweiten Verfahren, das zwar einen größeren Anwendungsbereich aufweist, jedoch im Vergleich zu dem ersten Verfahren nur eine etwas geringere Produirtionsgescnwindigkeit zuläßt. Es liegt auf der Hand, daß man bei beiden Verfahren kostspielige Maschinen benötigt, wobei die zur Durchführung des zweiten Verfahrens geeigneten Maschinen von komplizierter Konstruktion sind, und wobei sich bei diesen Maschinen Schwierigkeiten ergeben, die auf die große Masse der Formwerkzeuge oder Wälzorgane zurückzuführen sind. Bei der mit einer Schnecke arbeitenden Abwälzmaschine benötigt man eine große Energiemenge, um auch nur die hin- und hergehenden Abwälzwerkzeuge in Bewegung zu setzen und sie wieder zum Stillstand zu bringen, so daß erhebliche Energieverluste auftreten, da nutzbare Arbeit nur während des Arbeitshubes geleistet wird. Bei allen bis jetzt bekannten Verfahren zum "Walzen" von Zahnrädern wird die zum Formen dienende Kraft entweder jeweils auf eine Zahnlücke, aufgebracht oder auf zwei einander im wesentlichen gegenüber liegende Zahnlücken«, Natürlich könnte man die Produktionsgeschwindigkeit erhöhen, wenn es möglich wäre, die zum Formen des Werkstücks dienenden Kräfte gleichzeitig auf eine größere Zahl von Zahnlücken wirken zu lassen.Limitations on the types of gears that can be manufactured than the second method, which has a wider scope, but compared to the first Process only a slightly lower production speed allows. It is obvious that both methods require expensive machines, with the one to carry out machines suitable for the second method are of complex construction, and these machines present difficulties result, which can be attributed to the large mass of the molds or rolling elements. The one with a A worm gear hobbing machine requires a large amount of energy to operate even the reciprocating hobbing tools to set in motion and to bring them to a standstill again, so that considerable energy losses occur because usable work is only performed during the working stroke. In all previously known methods for "rolling" from Toothed wheels, the force used for shaping is applied either to a tooth gap or to two of each other essentially opposing tooth gaps, ”Of course, could you increase the production speed, if it were possible, the forces used to shape the workpiece at the same time to act on a larger number of tooth gaps.
Bin Hauptziel der Erfindung besteht nunmehr darin, Verfahren und Vorrichtungen vorzusehen, die es ermöglichen, Zahnräder zu formen, wobei sich nur möglichst geringe Beschränkungen bezüglich der Art und Form der zu erzeugenden Zahnräder ergeben.The main aim of the invention is now to provide methods and to provide devices that make it possible to form gearwheels with as few restrictions as possible with regard to the type and shape of the gears to be produced.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Vorrichtungen zum Formen von Zahnrädern, die eine möglichst hohe Produktionsgeschwindigkeit zulassen·Another object of the invention is to provide of devices for forming gears that allow the highest possible production speed
Ferner sieht die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen vor, mittels deren Zähnräder von maximaler Genauigkeit und Güte hergestellt werden können.The invention also provides methods and devices before, by means of whose gears of maximum accuracy and quality can be produced.
Weiterhin sieht die Erfindung Vorrichtungen vor, mittels deren Zahnräder bei einem minimalen Aufwand an Werkzeugkosten geformt werden können.Furthermore, the invention provides devices by means of their gears with a minimum of tool costs can be shaped.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung zum Formen von Zahnrädern, bei der die Formwerkzeuge am Umfang des Werkstücks jeweils gleichzeitig an mehr als zwei Zähnen angreifen.Another object of the invention is to provide an apparatus for forming gears in which the forming tools attack more than two teeth at the same time on the circumference of the workpiece.
Ferner sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Formen von Zahnrädern vor, bei der die beweglichen Teile und Werkzeuge eine möglichst geringe Masse haben.The invention also provides a device for molding of gears in which the moving parts and tools have the lowest possible mass.
Die einfachste Lösung der Aufgabe, die vorstehend genannten Ziele zu erreichen, würde darin bestehen, daß ein Rohteil durch ein Strangpreßwerkzeug gedruckt wird, dessen Innenform der Außenform des herzustellenden Zahnrades entspricht, Jedoch haben die Werkstoffe, aus denen Zahnräder hergestellt werden, eine solche Härte und eine so geringe Schmiedbarkeit, daß die benötigten Kräfte so groß werden, daß sich das Strangpreßtoerfahren nicht anwenden läßt.The simplest solution to the problem of achieving the above objectives would be that a The blank is printed by an extrusion tool, the inner shape of which corresponds to the outer shape of the gear to be manufactured, However, the materials from which gears are made are so hard and so poor Forgeability that the required forces are so great that the extrusion process cannot be used.
Gemäß der Erfindung ist es jedoch möglich, die vorstehend genannten Ziele weitgehend dadurch zu erreichen, daßAccording to the invention, however, it is possible to achieve the above objects largely by that
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man ein Zalinradformwerkzeug "bzw. ein Gesenk oder eine Matrize benutzt, welche die Form eines Rings hat, wobei die Matrize eine zentrale Öffnung mit Zähnen aufweist, deren Querschnittsform zur Umrißform des herzustellenden Zahnrades paßt. Die Bezugsdurchmesser der Öffnung, d.h. der Fußkreisdurchmesser, der Teilkreisdurchmesser und der Außendurchmesser sind dort, wo die Öffnung ihren kleinsten Querschnitt hat, nur um einen sehr kleinen Betrag großer als die entsprechenden Durchmesser des Zahnradees Dieser Betrag liegt in der Größenordnung von 0,05 mm, so daß das fertige Zahnrad ungehindert durch die Öffnung im mittleren Teil des Formwerkzeugs gleiten kann. Ein "werkstück in Form einer Stange wird in axialer Richtung der zentralen verzahnten Öffnung des Ring- oder scheibenförmigen Formwerkzeugs eingeführt, während mehrere Walzen so um das ortsfeste Werkzeug kreisen, daß sie auf Vorsprünge auf der Außenseite des vierkzeugs auf treffen, und zwar derart, daß das Werkzeug längs seines Umfangs innerhalb aufeinander folgender Umfangsabschnitte in der Umfangsrichtung elastisch durchgebogen wird; die zum Formen dienenden Zähne innerhalb der Öffnung des Werkzeugs bilden hierbei Gesenkflächen, die radial nach innen und außen jeweils um einen kleinen Betrag verlagert werden, was auf die pulsierende elastische Verformung des Werkzeugs zurückzuführen ist, so daß Schläge auf das Werkstück ausgeübt werden, um es zu verformen und in die gewünschte endgültige Form zu bringen. Die ringförmige Matrize, d.h. das Formwerkzeug federt jeweils elastisch in seine normale ringförmige Gestalt zurück, nachdem es in der Umfangsrichtung durchgebogen worden ist, bis Walzen den nächsten Schlag aufa Zalinradformwerkzeug "or a die or a die used, which has the shape of a ring, with the die has a central opening with teeth whose cross-sectional shape matches the contour shape of the gear to be produced. the Reference diameter of the opening, i.e. the root diameter, the pitch diameter and the outer diameter are there, where the opening has its smallest cross-section, only a very small amount larger than the corresponding diameter of the gear wheel This amount is in the order of magnitude of 0.05 mm so that the finished gear can slide freely through the opening in the central part of the mold. A "Workpiece in the form of a rod is in the axial direction of the central toothed opening of the annular or disc-shaped Form tool introduced while several rollers revolve around the stationary tool that they are on projections on the Outside of the Vierkzeugs hit, in such a way that the Tool along its circumference within consecutive Circumferential portions bent elastically in the circumferential direction will; the teeth used for shaping within the opening of the tool form die surfaces that are shifted radially inwards and outwards by a small amount be, which is due to the pulsating elastic deformation of the tool, so that blows to the workpiece be exercised to deform it and bring it into the desired final shape. The annular die, i. the mold resiliently each resiliently returns to its normal annular shape after it has moved in the circumferential direction has been deflected until the next stroke rolls on
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benachbarte Abschnitte ausführen. Auf diese Weise wird das Werkstück einem Arbeitsgang unterzogen, der einem Schmiedeoder Stauchvorgang ähnelt} dies wird durch die pulsierenden, sich zyklisch wiederholenden Schläge auf die Matrizenflächen bewirkt, wobei sich die Außenfläche des Werkstücks der Querschnittsform der gezahnten Öffnung der Matrize anpaßt, während das Stangenmaterial durch das Formwerkzeug hindurch vorgeschoben wird. Die Höhe der zum Formen dienenden Zähne nimmt längs eines Kreisbogens von der vorderen Stirnfläche des Formwerkzeugs bis zu dem Punkt zu, an welchem die Matrizenöffnung ihren kleinsten Durchmesser hat, so daß eine kreisbogenförmig begrenzte Eintrittsöffnung für das Werkstück vorhanden ist, dessen Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser der Eintrittsöffnung des Werkzeugs.Execute adjacent sections. In this way, the workpiece is subjected to an operation called a forge or This is similar to the upsetting process} this is achieved by the pulsating, cyclically repeating blows on the die surfaces causes, wherein the outer surface of the workpiece adapts to the cross-sectional shape of the toothed opening of the die, while the bar material is advanced through the forming tool. The height of the teeth used for shaping increases along an arc from the front face of the molding tool to the point at which the die opening has its smallest diameter, so that there is an arc-shaped entry opening for the workpiece, whose outside diameter is slightly smaller than the diameter the inlet opening of the tool.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings of several exemplary embodiments.
Fig. 1 ist ein verkürzter Längsschnitt durch eine Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Formen von Zahnrädern.Fig. 1 is a shortened longitudinal section through an embodiment a device according to the invention for forming gears.
Fig. 2 ist eine vergrößerte, als längsschnitt gezeichnete xeildarstellung und läßt das Zahnradformwerkzeug und die ihm unmittelbar benachbarten Teile erkennen,»Fig. 2 is an enlarged, as a longitudinal section drawn x part representation and shows the gear forming tool and the parts immediately adjacent to it, "
Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1.FIG. 3 is an enlarged section taken along line 3-3 in FIG. 1.
Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung des Zahnradformwerkzeugs O4 is a perspective view of the gear forming die O
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Fig. 5 veranschaulicht in einer graphischen Darstellung die Schritte, mit denen die Innenfläche der Matrize in das Material des Werkstücks an verschiedenen Punkten längs der Achse des Werkzeugs "bei gleich großen Vorschubschritten des Werkstücks eindringt,Fig. 5 graphically illustrates the steps by which the inner surface of the die into the Material of the workpiece at different points along the axis of the tool "with equal feed steps of the Workpiece penetrates,
Pig. 6 ist ein Querschnitt durch das Zahnradformwerkzeug und veranschaulicht in übertriebenem Maßstab die Verformung des Werkzeugs während der Herstellung eines Zahnrades.Pig. Figure 6 is a cross-section through the gear forming tool illustrating, on an exaggerated scale, the deformation of the tool during the manufacture of a gear.
Fig. 7 ist ein Schnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung und zeigt den Mechanismus zum Vorschieben des Werkstücks, wobei man das hintere Ende des Werkstücks innerhalb des Formwerkzeugs erkennt.Fig. 7 is a section through part of the invention Apparatus showing the mechanism for advancing the workpiece, keeping the rear end of the workpiece inside of the forming tool.
Fig. 8 und 9 zeigen jeweils in einem Teilschnitt alternative Ausbildungsformen eines Zahnradformwerkzeugs und der Mittel zum Verformen des Werkzeugs.8 and 9 each show an alternative in a partial section Forms of embodiment of a gear forming tool and the means for deforming the tool.
Fig. 10 ist ein verkürzter Längsschnitt der Vorschubeinrichtung einer Vorrichtung, die so abgeändert ist, daß sie die Herateilung von Schrauben- oder Schrägzahnrädern ermöglicht. Fig. 10 is a foreshortened longitudinal section of the feed mechanism of an apparatus modified so that it enables the division of helical or helical gears.
Eine Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen von Zahnrädern ist in Fig. 1 dargestellt. Ein Zuführungs- oder Vorschubschlitten 11 ist auf einer Bettverlängerung 10 verschiebbar gelagert} diese Bettverlängerung schließt sich an den vorderen Teil des Unterbaus 12 der Vorrichtung anj der Vorschubschlitten 11 kann längs der Bettverlängerung mit Hilfe einer Vorschubspindel 13 bewegt werden.One embodiment of a device according to the invention for the production of gears is shown in FIG. A feed or feed slide 11 is on a bed extension 10 displaceably mounted} this bed extension connects to the front part of the substructure 12 of the device anj the feed carriage 11 can be along the bed extension be moved with the aid of a feed spindle 13.
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die in der Bettverlängerung 10 drehbar gelagert ist und mit einer Mutter 11a zusammenarbeitet, welche an der Unterseite des Schlittens 11 befestigt ist. Die Vorschubspindel 13 ist durch ein Riemen- und Riemenscheibenaggregat 14 mit dem zugehörigen Antriebsmotor 15 verbunden. Eine Schubstangen-Führungsbuchse 16, die am vorderen Ende des Vorschubschlittens 11 befestigt ist, trägt das eine Ende 17 des Werkstücks 18, das mit Zahnradzähnen versehen werden soll; das Werkstück wird in axialer Richtung durch das ringförmige Formwerkzeug 19 hindurch vorgeschoben, das gleichachsig mit der vorderen Stirnfläche der Führungsbuchse 16 angeordnet ist. Gemäß Fig. weist das Formwerkzeug 19 miteinander abwechselnde, axial vorspringende Zähne 20 und Schlitze 21 auf, die in der gezeigten Form an beiden Enden des Werkzeugs vorgesehen sind und zu entsprechend geformten Schlitzen bzw. Zähnen einer Führungsbuchse 22 passen, die an der Vorrichtung zwischen der Vorderseite 23 des Formwerkzeugs und dem vorderen Ende der Führungsbuchse 16 angeordnet und durch Schrauben 24 befes.^gt ist, sowie zu entsprechend geformten Schlitzen bzw. Zähnen am vorderen Ende eines Drehmomente aufnehmenden Rohrs 25, das mittels Schrauben 26 hinter dem Formwerkzeug am Unterbau 12 der Vorrichtung befestigt ist. Die Führungsbuchse 22 besitzt eine zentrale axiale Öffnung 27, und das Rohr 25 weist einen axialen zentralen Kanal 28 auf} die beiden Kanäle sind gleichachsig angeordnet und haben einen etwas größeren Durchmesser als das Werkstück 18, das durch die Kanäle hindurchgeführt wird. Somit dienen die Führungsbuchse 22 und das Stützrohr 25 dazu, das Formwerkzeug 19 an seinen Enden festzuhalten,which is rotatably mounted in the bed extension 10 and cooperates with a nut 11a, which on the underside of the carriage 11 is attached. The feed screw 13 is by a belt and pulley unit 14 with the associated Drive motor 15 connected. A push rod guide bushing 16 attached to the front end of the carriage 11 is attached, carries one end 17 of the workpiece 18 to be provided with gear teeth; the workpiece is advanced in the axial direction through the annular mold 19, which is coaxial with the front The end face of the guide bush 16 is arranged. According to FIG. The molding tool 19 has alternating, axially protruding teeth 20 and slots 21 which are provided in the form shown at both ends of the tool and to correspondingly shaped slots or teeth of a guide bushing 22 fit on the device between the Arranged front 23 of the mold and the front end of the guide bushing 16 and fastened by screws 24. ^ Gt is, as well as correspondingly shaped slots or teeth at the front end of a torque-absorbing tube 25, the is fastened by means of screws 26 behind the mold on the substructure 12 of the device. The guide bush 22 has a central axial opening 27, and the tube 25 has an axial central channel 28} the two channels are coaxial arranged and have a slightly larger diameter than the workpiece 18, which passed through the channels will. Thus, the guide bush 22 and the support tube 25 serve to hold the molding tool 19 at its ends,
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so daß es sich nicht drehen kann; ferner dienen die genannten Teile als Führungen für das Werkstück, während sich das Werkstück durch die zentralen Öffnungen 27 und 28 der Führungsbuchse und des Stützrohrs bewegt.so that it cannot turn; furthermore, the parts mentioned serve as guides for the workpiece, while the Workpiece moved through the central openings 27 and 28 of the guide bushing and the support tube.
Die Scnubstangen-Führungsbuchse 16 weist an einem Ende eine Bohrungserweiterung 29 auf, in die das hintere Ende 17 des 'Werkstücks paßt, so daß das Werkstück an dieser Stelle unterstützt wird. Die Führungsbuchse 16 ist verschiebbar in einer Bohrung 30 gelagert, die sich durch den vorderen Teil des Schlittens 11 erstreckt, so daß die Buchse gegenüber dem Schlitten axial verschiebbar ist; ein Anschlagring 31 ist in eine Ringnut am hinteren Ende der 3?ührungsbuchse eingebaut und kommt zur Anlage an der benachbarten Fläche des Schlittens 11, wenn die Führungshülse 16 gegenüber dem Schlitten ihre vorderste Stellung erreicht. Ferner ist eine Schubstange 32 vorgesehen, die am hinteren Ende des Schlittens' 11 befestigt ist und sich durch den mittleren Teil jäer Führungsbuchse 16 erstreckt, so daß das vordere Ende 33 der Schubstange in die Bohrungserweiterung 29 der Führungsbuchse 16 hineinragt und sich an das benahcbarte hintere Ende 17 des Werkstücks 18 anlegen kann. Eine auf die Schubstange 32 aufgeschobene Druckfeder 34 erstreckt sich vom hinteren Ende einer Aussparung 35 des Schlittens 11 aus durch die zentrale Öffnung 36 der Führungsbuchse 16 und stützt sich an der vorderen Stirnfläche der Bohrung 36 der Führungsbuchse 16 ab, um die Führungsbuchse normalerweise in der aus Fig. 1 ersichtlichen Stellung zu halten, bei welcher der Anschlagring 31 an der benacnbarten Fläche des Schlittens 11 anliegt.The push rod guide bushing 16 has at one end a bore widening 29 into which the rear end 17 of the workpiece fits so that the workpiece is supported at this point. The guide bush 16 is slidably mounted in a bore 30 which extends through the front part of the slide 11, so that the bush is axially displaceable with respect to the slide; a stop ring 31 is built into an annular groove at the rear end of the guide bushing and comes to rest against the adjacent surface of the slide 11 when the guide sleeve 16 reaches its foremost position relative to the slide. Furthermore, a push rod 32 is provided, which is attached to the rear end of the carriage '11 and extends through the central part of the guide bushing 16 so that the front end 33 of the push rod protrudes into the bore extension 29 of the guide bush 16 and adjoins the adjacent rear End 17 of the workpiece 18 can apply. A compression spring 34 pushed onto the push rod 32 extends from the rear end of a recess 35 of the carriage 11 through the central opening 36 of the guide bushing 16 and is supported on the front face of the bore 36 of the guide bushing 16 in order to normally move the guide bushing from 1, in which the stop ring 31 rests against the adjacent surface of the slide 11.
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Die Zweckmäßigkeit der beschriebenen Anordnung mit der Schubstange und der zugehörigen Führungsbuchse geht aus Pig. 7 hervor, wo man erkennt, daß es diese Anordnung ermöglicht, das Werkstück 18 über seine ganze Länge durch das Formwerkzeug 19 hindurch vorzuschieben. Wenn die vordere Stirnfläche 37 der Pührungsbuchse 16 zur Anlage an der ihr zugewandtten Fläche 38 der Führungsbuchse 22 kommt, während der Schlitten 11 das Werkstück dem Formwerkzeug zuführt, gleitet die Führungsbuchse 16 für die Schubstange gegenüber dem Schlitten 11 nach hinten, wobei die i eder 34 zusammengedrückt wird; die an dem Schlitten 11 befestigte Schubstange 32 bewegt sich hierbei gegenüber der Führungsbuchse 16 nach vorn, wobei das vordere Ende 33 der Schubstange in Berührung mit dem Werkstück 18 bleibt, so daß das Werkstück weiter durch das Formwerkzeug 19 hindurchgeschoben wird.The expediency of the described arrangement with the push rod and the associated guide bushing is based on Pig. 7, where it can be seen that this arrangement enables the workpiece 18 to be passed through the forming tool over its entire length 19 to advance through it. When the front end face 37 of the guide bushing 16 rests on the one facing it Surface 38 of the guide bush 22 comes while the carriage 11 feeds the workpiece to the forming tool, slides the guide bushing 16 for the push rod opposite the slide 11 to the rear, the i eder 34 being compressed will; the push rod 32 attached to the slide 11 moves forward relative to the guide bush 16, with the front end 33 of the push rod remains in contact with the workpiece 18 so that the workpiece continues through the Mold 19 is pushed through.
Gemäß Fig. 4 hat das Formwerkzeug 19 allgemein die Form einer Scheibe bzw. eines Rings} es besteht aus gehärtetem Werkzeugstahl oder dergleichen; die durch Zähne abgegrenzte zentrale Öffnung 51 (Fig. 3) wird durch Stege 52 und Nuten 53 abgegrenzt, die sich zwischen der vorderen Stirnfläche 23 und der Jiinteren Stirnfläche 23a des Werkzeugs erstrecken und längs des Umfangs der Öffnung 51 miteinander abwechseln. Die Querschnittsform jedes Umfangsabschnitts dieser zentralen Öffnung paßt im mittleren Teil des Formwerkzeugs 19» d.h. in der in Fig. 2 durch die Linie a-a angedeuteten Ebene, ge nau zur Außenform des entsprechenden ümfangsabsohnitta eines Zahnrades; hierbei entsprechen die Stege i?2 des Werkzeugs der Form einer Zahnlücke, während die Nuten 53 der Form der According to FIG. 4, the molding tool 19 generally has the shape of a disk or a ring} it consists of hardened tool steel or the like; the central opening 51 delimited by teeth (FIG. 3) is delimited by webs 52 and grooves 53 which extend between the front face 23 and the rear face 23a of the tool and alternate with one another along the circumference of the opening 51. The cross-sectional shape of each peripheral portion of this central opening fits in the central part of the molding tool 19 'that is as shown in Fig 2 by the line aa plane indicated, ge precisely to the outer form of the corresponding ümfangsabsohnitta a gear. Here, the webs i? 2 of the tool correspond to the shape of a tooth gap, while the grooves 53 correspond to the shape of the
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Zahnradzähne entsprechen, mit denen das werkstück versehen werden soll. Die zentrale Öffnung 51, welche durch die nach innen vorspringenden Stege 52 und die Nuten 53 abgegrenzt wird, bildet die Matrizen-r oder Gesenkflächen, mittels deren den Zähnen am Werkstück die gewünschte Form verliehen wird. Die Durchmesser der Öffnung 51 in dieser Querebene, in welcher die Öffnung ihren kleinsten Querschnitt hat, d.h. der Zahnkopfdurchmesser und der Zahnfußdurchmesser, sind etwas größer als die entsprechenden Durchmesser am Werkstück, wobei der Unterschied in der Größenordnung von etwa 0,05 mm liegt; dieser Unterschied entspricht der Strecke, längs deren die Zähne des Formwerkzeugs radial nach innen verlagert werden, wenn das Formwerkzeug auf eine noch zu erläuternde Weise in der Umfangsrichtung verformt wird. Die Höhe der Stege 52 nimmt vom mittleren Teil des Werkzeugs in Richtung auf die vordere Stirnfläche 23 ab; an dem in Fig. 2 mit 52a bezeichneten Punkt ist der Abstand zwiscnen einander gegenüber liegenden Stegen etwas größer als der Teilkreisdurchmesser des Zahnrades, so daß dieser Abschnitt des Werkzeugs nach Art einer Buchse wirkt, durch welche das in das Werkzeug eingeführte Werkstück zentriert wird. Das Längsprofil der oberen Flächen 54 der Stege verläuft länge eines Kreisbogens, so daß sich eine sich verengende Eintrittsöffnung ergibt. Zwar sind diese Teile der Flächen 54 gewöhnlich kreisbogenförmig gekrümmt und nach innen konvex geformt, doch könnte man auch eine elliptische Form oder eine beliebige andere geeignete Form vorsehen, und zwar derart, daß innerhalb des Werkseugs dort, wo die Flächen 54 der Stege 52 beginnen^ parallel auGear teeth correspond with which the workpiece is provided shall be. The central opening 51, which is delimited by the inwardly projecting webs 52 and the grooves 53 is, forms the die-r or die surfaces, by means of which the teeth on the workpiece are given the desired shape. The diameter of the opening 51 in this transverse plane in which the opening has its smallest cross-section, i.e. the tooth tip diameter and the tooth root diameter are somewhat larger than the corresponding diameter on the workpiece, the difference being on the order of about 0.05 mm; this difference corresponds to the distance along which the teeth of the mold are displaced radially inward, when the molding tool is deformed in the circumferential direction in a manner to be explained later. The height of the webs 52 decreases from the central part of the tool towards the front face 23; at that designated in Fig. 2 with 52a The distance between opposing webs is slightly larger than the pitch circle diameter of the point Gear, so that this section of the tool acts like a bushing through which the inserted into the tool Workpiece is centered. The longitudinal profile of the upper surfaces 54 of the webs runs the length of an arc, see above that there is a narrowing inlet opening. Though these parts of the surfaces 54 are usually arcuately curved and convex inwardly, but one could also an elliptical shape or any other suitable Provide form, in such a way that within the Werkseug where the surfaces 54 of the webs 52 begin ^ parallel au
bad OBiGmAt 009 846/0003bad OBiGmAt 009 846/0003
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verlaufen, ein tangentialer Übergang vorhanden ist; von dieser Übergangsstelle aus verlaufen die oberen Flächen 54 der Stege 52 dann weiter parallel zur Achse der Werkzeugöffnung 51. Es sei jedoch bemerkt, daß diese Krümmung gegebenenfalls auch konkav sein könnte. Die Kreisbögen werden so geschlagen, daß eine durch das Ende des Kreisbogens verlaufende gerade Linie mit ihrer Verlängerung die Achse der Öffnung 51 unter einem Winkel ·■'- von 10° bis 20° oder sogar in manchen Fällen bis zu 30° schneidet. In zahlreichen Fällen hat sich ein Kreisbogen, bei dem sich ein Öffnungswinkel von 12° ergibt, als die optimale Anordnung erwiesen. Die gekrümmte Linie 54 in Fig. 5 repräsentiert die gekrümmte Linie an der Oberseite jedes Zahns gegenüber der Werkzeugachse, durch welche die Krümmung auf der Eintrittsseite der Werkzeugöffnung bestimmt wird; auf die Bedeutung dieser Linie wird im folgenden näher eingegangen. Die äußere Umfangsfläche des Formwerkzeugs 19 hat allgemein -sine gewellte Form, d.h. es sind Nockenvorsprunge 48 vorhanden, die sich in der Längsrichtung zwischen den Stirnflächen 23 und 23a des Werkzeugs erstrecken; jeder Nockenvorsprung 48 ist auf einem Radius angeordnet, der durch die Mitte eines der Stege oder Zähne 52 auf der Innenseite des Werkzeugs verläuft.run, there is a tangential transition; from From this transition point, the upper surfaces 54 of the webs 52 then continue to run parallel to the axis of the tool opening 51. It should be noted, however, that this curvature could also be concave if necessary. The arcs will be like this struck that a straight line running through the end of the circular arc with its extension the axis of the opening 51 cuts at an angle · ■ '- from 10 ° to 20 ° or even in some cases up to 30 °. In numerous cases an arc with an opening angle of 12 ° has proven to be the optimal arrangement. The curved one Line 54 in Fig. 5 represents the curved line at the top of each tooth opposite the tool axis, by which the curvature on the entry side of the tool opening is determined; on the importance of this line is discussed in more detail below. The outer peripheral surface of the molding tool 19 has a generally corrugated shape, i. there are cam projections 48 extending longitudinally between the end faces 23 and 23a of the tool extend; each cam projection 48 is arranged on a radius, which passes through the center of one of the ridges or teeth 52 on the inside of the tool.
Das in Fig. 4 gezeigte Formwerkzeug hat 12 Zähne 52 und 12 Nuten 53φ mittels deren ein geradverzahntes Stirnzahnrad mit 12 Zähnen hergestellt werden kann, dessen Teilkreisdurchmesser etwa 50 mm beträgt, während der Außenäurchmesser etwa 55,02 mm beträgt. Das Formwerkzeug weist auf seiner AußenseiteThe molding tool shown in Fig. 4 has 12 teeth 52 and 12 grooves 53φ by means of which a straight-toothed spur gear can be made with 12 teeth, the pitch circle diameter is about 50 mm, while the outer diameter is about 55.02 mm. The molding tool has on its outside
SAD-SAD-
Q09846/0003Q09846 / 0003
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12 NockenvorSprünge auf, wobei jedem Steg oder Zahn 52 ein damit radial fluchtender Nockenvorsprung zugeordnet ist. Das gezeigte formwerkzeug "besitzt" gerade Zähne, die parallel zur Werkzeugachse verlaufen, so daß ein Stirnzahnrad hergestellt werden kann; diese Anordnung wurde aus Gründen der Einfachheit für die Darstellung in Fig. 4 und 6 gewählt, Wenn Schrauben» oder Schrägzahnräder hergestellt werden sollen, müssen die Zähne des Formwerkzeugs so ausgebildet werden, daß sie unter dem Schrauben- oder Schrägungswinkel des Zahnrades zur Achse des Werkzeugs verlaufen.12 cam projections, with each land or tooth 52 a so that radially aligned cam projection is assigned. That The mold shown "has" straight teeth that are parallel to the Run tool axis so that a spur gear can be produced; this arrangement has been made for the sake of simplicity selected for the representation in Fig. 4 and 6, If screws »or helical gears are to be produced, the teeth of the mold must be designed so that they are at the helix or helix angle of the gear run to the axis of the tool.
Ein drehbarer Spindelstock 60, der gemäß Fig. 1 vor der Bettverlängerung 10 angeordnet ist und durch einen Motor 45 angetrieben werden kann, dr ht sich um das Formwerkzeug'19 und das Stützrohr 25; der Spindelstock 60 umfaßt einen Walzenkopf 39» der das Formwerkzeug 19 konzentrisch umschließt; ferner ist eine Verlängerungswelle 40 vorgesehen, die sich von der Rückseite des Walzenkopfes 39 aus erstreckt und auf dem Unterbau 12 mit Hilfe von Lagern 41 gelagert ist; die Verlängerungswelle 40 ist konzentrisch mit dem ortsfesten Stützrohr 25 angeordnet. Das Spindelstockaggregat 60 ist um die Längsachse des Stützrohrs 25 und des vVerkstücks 18 drehbar und kann mit Hilfe eines Zahnrades 42 angetrieben werden, das mit der Verlängerungswelle 40 drehfest verbunden ist und mit einem Antriebszahnrad 43 kämmt, das durch ein Wellen- und Eiemenaggregat 44 mit dem zugehörigen Antriebsmotor 45 verbunden ist. Vier einander gegenüber angeordnete zylindrische falzen 47 sind in dem Walzenkopf 39 auf exzentrischA rotatable headstock 60 which, according to FIG. 1, is arranged in front of the bed extension 10 and is operated by a motor 45 can be driven, revolves around the forming tool'19 and the support tube 25; the headstock 60 comprises a roller head 39 'which concentrically surrounds the forming tool 19; furthermore, an extension shaft 40 is provided which extends from the rear side of the roller head 39 and on the substructure 12 is supported by bearings 41; the extension shaft 40 is concentric with the stationary one Support tube 25 arranged. The headstock unit 60 can be rotated about the longitudinal axis of the support tube 25 and the verkstücks 18 and can be driven with the aid of a gear 42 which is connected to the extension shaft 40 in a rotationally fixed manner and meshes with a drive gear 43 which is driven by a shaft and belt unit 44 is connected to the associated drive motor 45. Four oppositely arranged cylindrical ones folds 47 are eccentric in the roller head 39
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angeordneten Zapfen 46 gelagert, die sich durch die Mitte der Walzen 47 erstrecken und in den Walzenkopf 39 hineinragen; die Umfangsflachen der Walzen 47 stehen in Berühmg mit den Nockenvorsprüngen 48 am Umfang des Formwerkzeugs 19, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die exzentrisch angeordneten Lagerzapfen 46 ermöglichen innerhalb eines kleinen Bereichs eine radiale Verstellung der Walzen 47 innerhalt) des Walzenkopfes 39. Der Abstand zwischen einander gegenüber liegenden Walzen wird so eingestellt, daß zwischen ihren einander benachbarten Außenflächen ein Abstand vorhanden ist, der etwas kleiner ist als der größte Durchmesser des Formwerkzeugs, der über die Nockenvorsprünge gemessen wird,- so daß dann, wenn die Walzen eine kreisende Bewegung um das ortsfeste Formwerkzeug herum ausführen, die Walzen an den Nockenvorsprüngen 48 so angreifen, daß das Formwerkzeug auf eine noch zu erläuternde Weise in der Umfangsrichtung verformt bzw. durchgebogen wird.arranged journals 46 which extend through the center of the rollers 47 and protrude into the roller head 39; the peripheral surfaces of the rollers 47 are in contact with the cam projections 48 on the periphery of the molding tool 19, as shown in FIG. 3. The eccentrically arranged bearing journals 46 allow a radial adjustment of the rollers 47 within a small area within the roller head 39. The distance between opposing rollers is adjusted so that between their adjacent Outside surfaces there is a distance that is slightly smaller than the largest diameter of the mold, which over the Cam projections is measured - so that when the rollers make a circular motion around the stationary molding tool execute, the rollers on the cam projections 48 attack so that the mold in a manner to be explained is deformed or bent in the circumferential direction.
Die hier beschriebene Verwendung von vier einander gegenüber angeordneten walzen 47 wurde lediglich als Ausführungsbeispiel gewählt, und es sei bemerkt, daß es sich hierbei lediglich um eine von mehreren Möglichkeiten zum Verformen des Formwerkzeugs handelt. Die vier dargestellten Walzen könnten in Verbindung mit jedem Formwerkzeug benutzt werden, das vier Nockenvorsprünge hat, oder bei dem die Zahl der Nockenvorsprünge einem Vielfachen von 4 entspricht. Hat das Formwerkzeug drei Nockenvorsprünge oder eine einem Vielfachen von 3 entsprechende Zahl von Nockenvorsprüngen, so daß die Vorsprünge einander nicht diametral gegenüber liegen, wjlrdeThe use of four rollers 47 arranged opposite one another as described here was only used as an exemplary embodiment chosen, and it should be noted that this is only one of several possibilities for deformation of the molding tool. The four rollers shown could be used in conjunction with any molding tool which has four cam projections, or in which the number of the cam projections is a multiple of four. Has the Mold three cam projections or a multiple of 3 number of cam projections, so that the Projections are not diametrically opposite one another, would
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es zweckmäßig sein, drei Walzen vorzusenen, die in Winkelab· ständen von 120° längs des Umfangs des Formwerkzeugs verteilt sina. nürde das Formwerkzeug fünf Hockenvorsprünge oder Uo Gkenvor Sprünge, deren Z aiii einem Vielfachen von 5 entspricht, aufweisen, könnte man drei Walzen verwenden, die längs des Umfangs des Formwerkzeugs in Abständen verteilt sind, die jeweils 144°, 72° und 144° entsprechen. Wie im folgenden erläutert, richtet sich die Zahl und die Anordnung der Walzen nach der Zahl der am Werkstück auszubildenden Zähne, und man wählt die Abstände und die Zahl der Walzen so, daß eine sich wiederholende symmetrische elastische Verformung des .Werkzeugs in der Umfangsrichtung in verschiedenen Anschnitten längs des Werkzeugumfangs bewirkt wird.it may be useful to provide three rollers that are angularly Stands of 120 ° along the circumference of the mold are distributed sina. The molding tool would have five squat protrusions or Uo Gkenvor jumps, the Z aiii of which corresponds to a multiple of 5, one could use three rollers spaced around the circumference of the mold at intervals, each 144 °, 72 ° and 144 ° correspond. As explained below, the number and arrangement of the rollers depends on the number of teeth to be formed on the workpiece, and you choose the distances and the number of rollers so that one repetitive symmetrical elastic deformation of the tool is effected in the circumferential direction in different gates along the tool circumference.
Fig. 8 zeigt eine weitere mögliche Ausbildungsform der Walzen, die man bei bestimmten Kombinationen von Durchmessern und Zahnezahlen vorsehen könnte, wenn die Umfangsabstände zwischen den liockenvoraprungen des Werkzeugs so klein werden würden, daß eine Walze von großem Durchmesser die Vertiefung zwischen benachbarten Vorsprüngen des Werkzeugs überbrücken würde, und wenn die radiale Verlagerung der Nockenvorsprünge nach innen nicht auereichen würde, um eine hinreichende Durchbiegung des Formwerkzeugs zu bewirken* Unter diesen Umständen könnte die Umfangeflächt der Druckwalzen 47 mit Nockenvorsprüngen 49 versehen werden, die den Vorsprüngen 48 des Werkzeugs so zugeordnet sind, daß die Druckwalzen dann, wenn sie eine kreisende Bewegung um das feststehende Werkzeug 19 herum ausführen, ähnlich wie bei einem Zahnradpaar mit den Vorsprüngen des Werkzeuge zusammenarbeiten, wie es z.B. bei Fig. 8 shows a further possible embodiment of the rollers that could be provided with certain combinations of diameters and numbers of teeth if the circumferential distances between the lockenvoraprungen of the tool were so small that a roller of large diameter bridges the recess between adjacent projections of the tool would, and if the radial inward displacement of the cam projections were not sufficient to cause sufficient deflection of the molding tool the pressure rollers then, when they perform a circular movement around the stationary tool 19, cooperate with the projections of the tool, similar to a pair of gears, as is the case with, for example
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einem Zwischenritzel eines Planetengetriebes der Fall ist. Fig. 9 zeigt eine weitere Abwandlung der Anordnung nach Fig. 8, die eine Lösung für die gleiche Aufgabe darstellt, d.h. für den Fall, daß die Walzen 47 die Vertiefungen zwischen benachbarten Vorsprüngen 48 des Werkzeugs 19 überbrücken würden. Bei der Anordnung nach Fig. 9 trägt das Formwerkzeug 19 Einsatzstücke 50, die längs des Werkzeugumfangs verteilt sind und gegenüber dem Werkzeug über eine kleine Strecke radial nach außen vorspringen, so daß die sich kreisend bewegenden Walzen 47 mit den Einsatzstücken 50 zusammenarbeiten, um das Werkzeug in der Umfangsrichtung durchzubiegen oder einzudrücken. Bei dieser Anordnung ist natürlich der Abstand zwischen einander zugewandten Flächen der Walzen 47 etwas kleiner als der grö.ßte Abstand zwischen voneinander abgewandten Flächen von Einsatzstücken 50, die auf dem Formwerkzeug 19 einander diametral gegenüber angeordnet sind.an intermediate pinion of a planetary gear is the case. FIG. 9 shows a further modification of the arrangement according to FIG. 8, which represents a solution to the same problem, i.e. in the event that the rollers 47 fill the depressions between adjacent ones Projections 48 of the tool 19 would bridge. In the arrangement according to FIG. 9, the molding tool 19 carries inserts 50, which are distributed along the tool circumference and with respect to the tool over a small distance radially protrude outward so that the rotating rollers 47 cooperate with the inserts 50 to the Bending or indenting the tool in the circumferential direction. With this arrangement, of course, the distance is between facing surfaces of the rollers 47 is somewhat smaller than the largest distance between facing away from each other Areas of insert pieces 50 which are arranged on the molding tool 19 diametrically opposite one another.
Wenn Schrauben- oder Schrägzahnräder hergestellt werden sollen, muß das Werkstück natürlich um seine Achse gedreht werden, während es gleichzeitig in axialer Richtung durch daa Formwerkzeug hindurchgeschoben wird. In manchen Fällen würde es nicht erforderlich sein, die Steigung der Zähne am Werkstück mechanisch zu regeln, denn das Zusammenwirken der schraubenlinienfSrmigen Zähne 52 und der Nuten 53 des formwerkzeuge mit der entsprechend verzahnten Außenfläche des Werkstücks würde ausreichen, um das Merkstück um sein· Achse zu drehen, während es mit Hilfe der Schubstange 32 durch das Werkzeug hindurchgeschoben wird. Wenn es jedoch erforderlich oder erwünscht ist, die Steigung mit Hilfe mechanischer Mittel If screw or helical gears to be made, the workpiece must be, of course, rotated about its axis while it is pushed at the same time in the axial direction by daa mold. In some cases it would not be necessary to regulate the pitch of the teeth on the workpiece mechanically, because the interaction of the helical teeth 52 and the grooves 53 of the forming tools with the correspondingly toothed outer surface of the workpiece would be sufficient to keep the marker about its axis rotate while it is pushed through the tool with the aid of the push rod 32. However, if necessary or desired, the slope using mechanical means
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zu regeln, kann man gemäß Pig. 10 geeignete Mittel vorsehen, um das Werkstück synchron mit der axialen Vorschubbewegung des Schlittens 11 zu drehen; ferner könnte man eine der zahlreichen anderen bekannten Anordnungen verwenden, wie sie bei Abwälzfräsmaschinen gebräuchlich sind. Bei der- Anordnung nach Fig. 10 ist eine Schubstange 55 vorgesehen, die der Schubstange 32 nach ilig. 1 ähnelt, jedoch eine größere Länge hat, nach hinten aus dem Schlitten 11 herausragt und an ihrem äußeren Ende mit Seilbahnen 56 versehen ist, die mit einem auf den Keilbahnen verschiebbaren Zahnrad 57 zusammenarbeiten, das mit einem Zahnrad eines Drehzahlregelaggregats 58 zusammenarbeitet; das Aggregat 58 ist auf dem Unterbau 12 der Vorrichtung angeordnet und wird seinerseits über Zahnräder 61 angetrieben, zu denen ein Stirnzahnrad 62 gehört, das auf einer Verlängerungswelle 63 der Vorschubspindel 13 angeordnet ist, so daß die Schubstange 55 zusammen mit dem Werkstück 18a mit einer Winkelgeschwindigkeit gedreht werden kann, die der Winkelgeschwindigkeit der Vorschubspindel 13 und damit auch der Vorschubgeschwindigkeit des Schlittens 11 entspricht. Das G-eschwindigkeitsverhältnis zwischen der geradlinigen Bewegung des Schlittens 11 und der Drehbewegung des 7/erkstücks 18a kann mit Hilfe des Drehzahlregelaggregats 58 variiert werden. Das freie Ende 59 der Schubstange 55» das mit dem Werkstück 18a zusammenarbeitet, ist mit einem Vierkant versehen, der in eine, dazu passende Aussparung am hintereh Ende des Werkstücks 18a eingreift. Die Anordnung der Sehubstangen-Führungsbuchse 16, der l'eder 34 und des Schlittens 11 sowie der übrigen Teile der Vorrichtung ist im wesentlichenaccording to Pig. 10 provide suitable means, to rotate the workpiece in synchronism with the axial feed movement of the slide 11; furthermore, one could have a of the numerous other known arrangements commonly used in hobbing machines. At the- arrangement 10, a push rod 55 is provided, which the push rod 32 after ilig. 1 is similar, but a larger one Has length, protrudes to the rear of the carriage 11 and is provided at its outer end with cable cars 56, which cooperate with a gear wheel 57 displaceable on the wedge tracks, which with a gear wheel of a speed control unit 58 cooperates; the unit 58 is arranged on the substructure 12 of the device and is in turn Driven by gears 61, to which a spur gear 62 belongs, which is mounted on an extension shaft 63 of the feed screw 13 is arranged so that the push rod 55 rotates together with the workpiece 18a at an angular velocity can be that of the angular speed of the feed spindle 13 and thus also the feed speed of the carriage 11 corresponds. The speed ratio between the rectilinear movement of the carriage 11 and the rotary movement des 7 / Erkstücks 18a can with the help of the speed control unit 58 can be varied. The free end 59 of the push rod 55 » that works together with the workpiece 18a is provided with a square that fits into a matching recess on the engages the rear end of the workpiece 18a. The arrangement of the Sehubstangen guide bush 16, the leather 34 and the slide 11 as well as the remaining parts of the device is essentially
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die gleiche wie bei der an J^and von Fig. 1 beschriebenen Ausbildungsform.the same as that described at J ^ and of FIG Form of training.
Der Arbeitsgang, mittels dessen das Werkstück 1 an seinem Umfang mit Zähnen versehen wird, ist in Fig. 6 veranschaulicht. In Mg. 6, wo die Verformung des Werkzeugs 19 stark übertrieben dargestellt ist, veranschaulichen die gestrichelten Linien an der Außenseite des Werkzeugs sowie die Zahnform der Werkzeugöffnung 51 die Querschnittsform des Werkzeugs 19 für den Fall, daß die Walzen 47 den Vertiefungen zwischen den Vorsprüngen 48 gegenüberstehen, so daß das Werkzeug spannungsfrei ist. Wenn die vier Walzen 47 so gedreht werden, daß sie an einander gegenüber liegenden Vorsprüngen des Werkzeugs angreifen, wobei die betreffenden Teile des Werkzeugs nach innen gedrückt werden, bewirkt die Tatsache, daß der Abstand zwischen den einander benachbarten Flächen der Walzen etwas kleiner ist als der über die Vorsprünge gemessene Durchmesser des Werkzeugs, daß das ringförmige Werkzeug in der Querrichtung elastisch durchgebogen wird, da die Walzen an dem werkzeug angreifen, wie es in Fig. 6 durch die Pfeile P angedeutet ist; daher nimmt das Werkzeug gemäß -trig. 6 die mit einer Vollinie angedeutete unrunde Form an. Bei dieser elastischen Verformung oder Durchbiegung des Werkzeugs werden die Stege 52, die jeweils direkt innerhalb der Vorsprünge 48 angeordnet sind, radial nach innen verlagert und in Berührung mit der Außenfläche des Werkstücks gebracht, um dem Werkstück im Bereich der zu erzeugenden Zahnlücken eine Form zu geben, die der Form der Stege 52 entspricht. Sobald die Walzen 47 weiter gedreht werden, so daß sie nichtThe operation by means of which the workpiece 1 is provided with teeth on its periphery is illustrated in FIG. 6. In Fig. 6, where the deformation of the tool 19 is shown greatly exaggerated, the dashed lines illustrate Lines on the outside of the tool as well as the tooth shape of the tool opening 51 the cross-sectional shape of the Tool 19 in the event that the rollers 47 face the depressions between the projections 48, so that the tool is tension-free. When the four rollers 47 are rotated so that they are on opposing projections attacking the tool, with the relevant parts of the tool being pressed inwards, causes the fact, that the distance between the adjacent surfaces of the rollers is slightly smaller than that across the projections measured diameter of the tool that the annular tool is elastically deflected in the transverse direction, since attack the rollers on the tool, as indicated in Figure 6 by the arrows P; therefore the tool takes according to -trig. 6 the non-round shape indicated by a solid line. With this elastic deformation or bending of the tool are the webs 52, each directly within the Protrusions 48 are arranged, displaced radially inward and brought into contact with the outer surface of the workpiece, in order to give the workpiece a shape in the area of the tooth gaps to be produced which corresponds to the shape of the webs 52. As soon as the rollers 47 are rotated further so that they do not
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mehr an den Vorsprüngen 48 angreifen, nimmt das ringförmige Werkzeug infolge seiner Elastizität wieder seine normale entspannte Form an, die in Fig. 6 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, so daß die Berührung zwischen dem Werkzeug bzw. den Zähnen 52 und dem Werkstück aufgehoben und das Werkzeug von dem aufgebrachten Druck entlastet wird, ^enn die vValzen ihre kreisende Bewegung um das Werkzeug herum fortsetzen, wird das Werkzeug somit wiederhdilt innerhalb benachbarter Abschnitte längs seines Umfangs pulsierend zusammengedrückt. Auf diese V/eise wird die Profilform jedes Stegs oder Werkzeugzahns 52 der Außenfläche des Werkstücks dadurch eingeprägt, daß wiederholt kräftige Stöße auf die die Öffnung 51 des Werkzeugs abgrenzenden Flächen sowie auf das Material des Werkstücks im Bereich der Zahnlücken aufgebracht werden, wobei das Material des "Werkstücks allmählich in die Zonen hinein verlagert wird, in denen die Zahnradzähne des Werkstücks geformt werden sollen. Gleichzeitig mit der kreisenden Bewegung der Walzen 47 und der radialen Verformung des Werkzeugs 19 wird das Werkstück 18 mit Hilfe des Schlittens 11 und der Zugstange 52 gegenüber dem Werkzeug in axialer Richtung vorgeschoben, Somit wird das Werkstück 18 auf eine besondere Weise einem Schmiede- oder Stauchvorgang unterzogen, bei dem das Material des Werkstücks, an dem die nach innen vorspringenden Zähne 52 des Werkzeugs 19 angreifen, allmählich verdrängt und in die Nuten 53 des Werkzeugs gedrückt wird. Bas aus dem Werkzeug austretende Werkstück wird somit über seine ganze Länge mit Zahnradzähnen versehen, deren Profilform der Gestalt des Werkzeugs entspricht. Zahnräderengage more on the projections 48, the annular tool assumes its normal relaxed shape again due to its elasticity, which is indicated in Fig. 6 by a dashed line, so that the contact between the tool or the teeth 52 and the workpiece is canceled and the tool is relieved of the pressure applied, ^ hen the vValzen their circular movement around the tool to continue, the tool is thus wiederhdilt compressed pulsating within adjacent portions along its circumference. In this way, the profile shape of each web or tool tooth 52 of the outer surface of the workpiece is impressed by repeatedly applying strong impacts to the surfaces delimiting the opening 51 of the tool and to the material of the workpiece in the area of the tooth gaps, the material of the "workpiece is gradually displaced in the zones into it, in which the gear teeth of the workpiece to be formed. Simultaneously with the circling movement of the rollers 47 and the radial deformation of the tool 19, the workpiece 18 by means of the carriage 1 1 and the tie rod 52 opposite The tool is advanced in the axial direction , so the workpiece 18 is subjected to a forging or upsetting process in a special way, in which the material of the workpiece on which the inwardly protruding teeth 52 of the tool 19 engage is gradually displaced and into the grooves 53 The workpiece exiting the tool becomes so provided with gear teeth over its entire length, the profile shape of which corresponds to the shape of the tool. Gears
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der gewünschten Länge können dann dadurch hergestellt werden, daß man das fertige Werkstück in Abschnitte der gewünschten Länge zerlegt.the desired length can then be produced by dividing the finished workpiece into sections of the desired Disassembled length.
Durch die in Pig. 5 bei 54 angedeutete, kreisbogenförmig begrenzte Eintrittsöffnung des Werkzeugs, die in Richtung der Mittelachse des Werkzeugs verläuft, wird eine abnehmende Eindringtiefe der Flächen des Werkzeugs bei jedem gleich großen Vorschubschritt des Werkstücks festgelegt, wenn jeder Abschnitt des Werkstücks von der vorderen Stirnfläche 23 des Werkzeugs aus in das Werkzeug eingeführt wird. Bei jedem Vorschubschritt des Werkstück?, der z.B. etwa 0,025 mm beträgt, nimmt die Eindringtiefe der Stege 52 des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück von der vorderen Stirnfläche 23 des Werkzeugs aus in Richtung auf die Ebene des kleinsten Werkzeugquerschnitts allmählich ab. Fig. 5 veranschaulicht diese Zusammenhänge, die sich aus der kreisbogenförmigen -Begrenzung der Eintrittsöffnung des Werkzeugs ergeben, wobei die in waagerechter Richtung gemessenen Schritte 1 jeweils gleich große Vorschubschritte des Werkstücks repräsentieren, das mit einer konstanten Geschwindigkeit durch das Werkzeug hindurchgeführt wird. Die in senkrechter Richtung gemessenen, verschieden großen Teilbeträge ρ im linken Teil von Mg. 5 repräsentieren die Schritte des Eindringens der Werkzeugflächen in das Material des Werkstücks für jeden Schritt 1 als Folge der Längsbewegung des Werkstücks gegenüber der Eintrittsöffnung 54- des Werkzeugs für die Punkte 1, 2 ... n-1 und n, an denen die Linien für die verschiedenen waagerechten Bewegungs- Through the in Pig. 5 at 54 indicated, circular arc-shaped limited entry opening of the tool, which runs in the direction of the central axis of the tool, a decreasing depth of penetration of the surfaces of the tool is determined for each equally large feed step of the workpiece, when each section of the workpiece starts from the front face 23 of the tool is inserted into the tool. With each feed step of the workpiece, which is, for example, approximately 0.025 mm, the depth of penetration of the webs 52 of the tool with respect to the workpiece gradually decreases from the front end face 23 of the tool in the direction of the plane of the smallest tool cross-section. Fig. 5 illustrates these relationships that result from the circular arc-shaped delimitation of the inlet opening of the tool, the steps 1 measured in the horizontal direction each representing the same size feed steps of the workpiece that is guided through the tool at a constant speed. The differently large partial amounts ρ measured in the vertical direction in the left part of Mg. 5 represent the steps of the penetration of the tool surfaces into the material of the workpiece for each step 1 as a result of the longitudinal movement of the workpiece in relation to the inlet opening 54- of the tool for points 1 , 2 ... n-1 and n, where the lines for the various horizontal movement
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schritte 1 das Profil der Eintrittsöffnung 54 sehneiden, sobald das Material des »/erkstücks den Punkt erreicnt hat, an welchem die sich verengende Eintrittsöffnung des Werkzeugs ihren kleinsten Durchmesser hat, dringen natürlich die !Flächen des Werkzeugs nicht weiter in das Werkstück ein.Step 1 cut the profile of the inlet opening 54, as soon as the material of the piece has reached the point At which the narrowing inlet opening of the tool has its smallest diameter, the surfaces naturally penetrate the tool does not enter the workpiece any further.
Die sich verjüngende bzw. verengende Eintrittsöffnung und die mit ihrer Hilfe erzielten Ergebnisse sind von besonderer Bedeutung, da das Material des Werkstücks an einem bestimmten Punkt des Werkstücks durch die nacheinander auf das Werkzeug aufgebrachten Schläge kumulativ verlagert wird. Mit anderen Worten, eine bestimmte Materialmenge wird durch den Stoß und mit der Eindringtiefe P1 der vYerkzeugzähne 52 verlagert, während das Werkstück die vordere Stirnfläche 23 des Werkzeugs passiert. Wenn de^- nächste Schlag auf den gleichen 'J-'eil des Werkstücks ausgeübt wird, während das Werkstück gegenüber der Eintrittsöffnung um einen Schritt 1 vorgeschoben wird, wird die vorher entsprechend der Eindring&iefe P1 des Werkzeugs verlagerte Materialmenge erneut um einen kleineren ■^etrag p~ entsprechend dem Eindringen des Werkzeugs verlagert, und außerdem wird eine weitere '-L'eilmenge des Materials entsprechend der Eindringtiefe P1 verlagert. Wenn sich der gleiche Teil des Y/erkstücks dem engsten Teil der Eintrittsöffnung des Werkzeugs nähert, ist die Tiefe des zusätzlichen Eindringens ρ sehr gering, d.h. sie nähert sich für den Vorschubschritt 1 des Werkstücks- dem Wert Null, obwohl die Materialmenge, die bei der Eindringtiefe ρ verlagert wird, um ein Vielfaches größer ist als die Materialmenge, die bei der Eindringtiefe P1 der gezahnten Werkzeugfläche am EingangThe tapering or narrowing inlet opening and the results achieved with its help are of particular importance, since the material of the workpiece is cumulatively displaced at a certain point on the workpiece by the blows applied to the tool one after the other. In other words, a certain amount of material is displaced by the impact and with the penetration depth P 1 of the tool teeth 52 while the workpiece passes the front face 23 of the tool. If the next blow is exerted on the same 'J' part of the workpiece while the workpiece is advanced by a step 1 in relation to the inlet opening, the amount of material previously displaced according to the penetration depth P 1 of the tool is again reduced by a smaller amount The amount p is shifted according to the penetration of the tool, and in addition a further partial amount of the material is shifted according to the penetration depth P 1. When the same part of the Y / piece approaches the narrowest part of the entry opening of the tool, the depth of the additional penetration ρ is very small, that is to say it approaches zero for the feed step 1 of the workpiece, although the amount of material used in the Penetration depth ρ is shifted, is many times greater than the amount of material that is at the penetration depth P 1 of the toothed tool surface at the entrance
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der Öffnung des »Werkzeugs verdrängt wird. Es wurde festgestellt, daß der Neigungswinkel der Eintrittsöffnung etwa 10° bis 20° betragen soll, und daß sich in den meisten Fällen optimale Ergebnisse erzielen lassen, wenn ein Winkel von 12° gewählt wird.the opening of the »tool is suppressed. It was determined, that the angle of inclination of the inlet opening should be about 10 ° to 20 °, and that in most cases Get the best results when you choose an angle of 12 °.
Die Produktionsleistung der beschriebenen Ausbildungsform der Erfindung ist hervorragend. Die vier Walzen, die in der Praxis z.B. mit einer Drehzahl von 1000 U/min um das Formwerkzeug kreisen können, bewirken, daß jede Walze bei jeder Umdrehung 12 Schläge auf das Werkzeug ausübt, so daß die vier Walzen insgesamt 48 000 Schläge in der Minute oder 800 Schläge in der Sekunde ausüben. Diese hohe Frequenz der die Verformung des Werkstücks bewirkenden Schläge führt zu einer hohen Produktionsgeschwindigkeit, die sich bei zahlreichen bekannten sahnradwalzmaschinen nicht erzielen läßt, da große Massen bewegt werden müssen und diese .Bewegungen einen großen Energieaufwand bedingen.The production output of the described embodiment of the invention is excellent. The four reels that in practice, for example, at a speed of 1000 rpm around the Form tool can revolve, cause each roller applies 12 blows to the tool with each revolution, so that the four rollers perform a total of 48,000 beats per minute or 800 beats per second. This high frequency of the Deformation of the workpiece causing blows leads to a high production speed, which increases with numerous known cogwheel rolling machines can not be achieved, since large masses have to be moved and these .Bewegungen a large Require energy expenditure.
Es sei bemerkt, daß es sich bei der hier beschriebenen Ausbildungsform mit kreisenden Walzen, die mit Vorsprüngen am Umfang des ringförmigen Formwerkzeugs zusammenarbeiten, nicht um die einzigen Mittel handelt, mittels deren pulsierende Kräfte auf das Werkzeug aufgebracht werden können, um eine wiederholte Verlagerung der Werkzeugzähne radial nach innen zu bewirken. Es stehen verschiedene andere mechanische Anordnungen zur Verfugung, die es ermöglichen, das ringförmige B'ormwerkzeug in der beschriebenen Weise zusammenzudrücken. ?erner ist im liahmen der Erfindung daran gedacht, daß das ringförmige Formwerkzeug pulsierend durchgebogen werden könnte,It should be noted that it is in the embodiment described here with revolving rollers with protrusions cooperate on the circumference of the annular mold, are not the only means by means of their pulsating Forces on the tool can be applied to a repeated displacement of the tool teeth radially inward to effect. Various other mechanical arrangements are available that enable the annular To compress the mold tool in the manner described. Another thought in the liahmen of the invention is that the ring-shaped molding tool could be bent in a pulsating manner,
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um zu bewirken, daß einander gegenüber liegende Zähne radial nach innen verlagert werden, und zwar direkt mit Hilfe elektrischer Energie oder unter Zwischenschaltung eines mit einem Strömungsmittel arbeitenden Wandlers, Eine Möglichkeit würde z.B. darin bestehen, daß man eine pulsierende Zusammendrückung des ringförmigen Formwerkzeuges mit Hilfe von Magnetfeldern bewirkt.to cause opposing teeth to be radial be shifted inward, directly with the help of electrical energy or with the interposition of one with a Fluid working transducer, one possibility would be, for example, to have a pulsating compression of the ring-shaped mold with the help of magnetic fields causes.
Zwar wurde vorstehend davon gesprochen, daß ein Werkstück, bei dem es sich um Stangenmaterial handelt, mit Zahnradzähnen versehen wird, wobei das Werkstück durch das Formwerkzeug hindurchgeführt wird, um dann in Abschnitte zerlegt zu werden, so daß man Zahnräder mit der gewünschten Breite erhält, doch sei bemerkt, daß sich die Verfahren und Vorrichtungen nach der Erfindung nicht auf die Herstellung von Zahn-. rädern beschränken, die durch Abschnitte einer langen Stange gebildet werden, welche in Richtung ihrer Längsachse durch das Formwerkzeug bzw. die Matrize hindurchgeführt wird. Man könnte z.B. Stangen oder kurze Stücke des gewünschten Materials längs einer gewünschten Strecke in das Formwerkzeug einführen, um Zahnradzähne mit der gewünschten Länge zu erzeugen, woraufhin das Werkstück wieder aus dem Werkzeug herausgezogen wird. Eine weitere Möglichkeit würde darin bestehen, daß man einen Satz von mit Bohrungen versehenen Zahnradrohlingen auf einem Dorn anordnet und dieses Aggregat dann durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung führt, um mehrere Zahnräder oder andere mit Zähnen versehene Bauteile herzustellen. It was mentioned above that a workpiece, which is bar material, has gear teeth is provided, wherein the workpiece is passed through the molding tool and then disassembled into sections so that gears of the desired width are obtained, it should be noted that the methods and apparatus according to the invention not on the production of dental. wheels constrained by sections of a long pole are formed, which is passed through the molding tool or the die in the direction of its longitudinal axis. Man For example, rods or short pieces of the desired material could be fed into the mold along a desired distance insert to create gear teeth of the desired length, after which the workpiece is pulled back out of the tool will. Another option would be to have a set of drilled gear blanks arranged on a mandrel and this unit then leads through a device according to the invention to several Manufacture gears or other toothed components.
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Es sei bemerkt, daß man bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die verschiedensten Abänderungen und Abwandlungen vorsehen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.It should be noted that in the embodiments described above, various modifications and can provide modifications without departing from the scope of the invention.
Patentanaprüche: Patent application :
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