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Verfahren und Vorrichtung zum Balligwalzen
der Verzahnung von Zahnrädern Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Balligwalsen der
Verzahnung von Zahnrädern und außerdem
Vorrichtungen zur Auaführung dieses Verfahrene.
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Im Getriebebau werden, vorwiegend im -Hitibliok auf die
Vor-
minderung der Geräuschbildung und von Fläohenprea®ungen
zwischen den Zahnflanken, ballige Zahnräder verwendet. Sie
sind
außerdem weitaus unempfindlicher gegen irgendwelche
Einbauungenauigkeiten.
Bei balligen Zahnrädern ist eine Längs-
oder Radialballigkeit
zu unterscheiden. Beide Balligkeiten werden benutzt, in der Regel sogar
gemeinsam. Es ist bekannt, die Balligkeit der Verzahnung sogleich
bei
der Herstellung der Verzahnung selbst zu erreichen.
Dies erfolgt insbesondere beim ßohleifen, 7räeen und Stoßen (ins-
besondere
Hobeln) der Verzahnung. Es ist aber auch bekannt,
die Balligkeit
durch eine spanabhebende Fertigung zu einen
Zeitpunkte zu erreichen,
wenn die Verzahnung selbst hergestellt worden ist. Hierbei wird
die Balligkeit z.B. durch Schaben erreicht.
Die Erfindung
hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren
und eine Vorrichtung
zum Balligwalzen der Verzahnung von Zahnrädern zu entwickeln,
wobei die ballige Verzahnung sowohl durch
Warm- als auch durch
Kaltwalzen heratellbar ist. Die nachfol-
genden Ausführungen
beziehen sich insbesondere auf das Kalt-
walzen einer
balligen Verzahnung.
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Beim Walzen dreht sich einerseits das Werkstück
um seine eigene
Achse, die Walzachse. Außerdem sind die Walzwerkzeuge,
die auf
dem Umfange des Werkstückes eingreifen, drehbar
um ihre eigene
Achse angeordnet. Entweder die Walzwerkzeuge
oder das Werkstück
oder auch beide müssen angetrieben werden.
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Hierbei kann die Zage der Walzwerkzeuge mit
Bezug auf das Werk-. stück in axialer Richtung unveränderlich
sein. In diesem Falle erfolgt der Vorschub der Walzwerkzeuge
in das Werkstück in
radialer Richtung.
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Es ist aber auch möglich - und dies wird zur Ausführung
der
Erfindung voltgezogen -, daß das Werksdick außer
seiner Umlaufbewngung um die Walzachse eine Aaialbewegmng in
Richtung der
Walzachse mit Bezug auf die ortsfest, jedoch drehbar
angeord-
neten Walzwerkzeuge (Walzräder) ausführt. In diesem
Falle wird
die Verzahnung in Form einer Schraubenlinie
auf die Mantelfläche des Werkstückes aufgetragen, das bei einen
Stirnrad eine zylin-
drische Mantelfläche isst, bei einem
Kegelrad von einer kegelförsigen Mantelflüche gebildet wird.
Die
Erfindung kann in der Form. ausgeführt werden, daß die
Verzahnung einschließlich
seiner Balligkeit aus einem zylinderförmigen bzw. kegelförmigen ]Rohling vollständig
durch einen
Walzvorgang hergestellt wird. Vorzugsweise wird die Erfindung
jedoch in der Form. ausgeführt, daß die Verzahnung des Werk stücken vorher
auf irgendeine andere Weise, insbesondere durch Fräsen, Hobeln (Stoßen), Schleifen
oder Walzen hergestellt wird, und daß danach erst durch den erfindungsgemäß vorgesehenen
Walzvorgang die Verzahnung mit einer Balligkeit ver-sehen wird. Durch dieses
nachträgliche Walzen der Verzahnung, das ihr die gewünschte Balligkeit in Längsrichtung
und/oder Radialrichtung verleiht, wird gleichzeitig die Oberfläche der Zahnflanken
verdichtet. Man kann außerdem in diesem Zusammenhang. auch eine Profilkorrektion
vornehmen.
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Demgemäß ist im nachfolgenden davon ausgegangen, daß das Werkstück
bereits auf irgendeine Weise mit einer Verzahnung versehen worden ist, ohne daß
die Erfindung auf eine derartige Ausführung beschränkt sein soll. Erfindungsgemäß
wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das
Werkstück git Bezug auf das
Walzwerkzeug einerseits eine
Drehbewegung um die eigene Achse
(Walzachse) und andererseits eine Taumelbewegung zu der Walzachse längs der Bahn
einen Kegels ausführt, dessen Spitze in der Walzachse liegt, wobei die Umlaufdrehzahl
des Werkstückes um seine eigene Achse und die Drehzahl der zusätzlichen Taumelbewegung
voneinander abweichen.
Unter Drehzahlabweichung ist eine derartige
Abweichung zu verstehen, daß sich keine Synchronbewegung ergibt. Die eine Drehzahl
darf also weder gleich der anderen Drehzahl noch gleich der durch eine ganze Zahl
vervielfachten oder verringerten Drehzahl der anderen Drehzahl sein.
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Das Verfahren ist durch einfachen Umbau von bekannten Zahnradwalzmaschinen
auszuführen. Es führt auf äußerst einfache Weise zu einer Balligkeit der Verzahnung,
und zwar sowohl zu einer Längs- oder Axialballigkeit als auch zu einer Breiten-
oder Radialballigkei t als auch schließlich zu einer kombinierten Längs- und Breitenballigkeit.
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Vorzugsweise wird das Verfahren in der Form ausgeführt, daß die Kegelspitze
der Taumelbewegung des Walzwerkzeuges etwa in der Mitte des Werkstückes in seiner
Längsrichtung (Axialrichtung) gesehen liegt. Diese Ausbildung des Verfahrens ist
eine Grundlage dafür, daß die Längsballigkeit in Achsrichtung des Werkstückes gleichmäßig
derart verteilt ist, daß sich in der Mitte des Zahnrades - in Axialrichtung gesehen
- das Tragbild ergibt. Falls nur eine Radialballigkeit erzeugt werden soll, wird
erfindungsgemäß die Grundfläche des Kegels der Taumelbewegung von einer Geraden
gebildet, längs der sich das Werkstück mit Bezug auf das Walzwerkzeug hin und her
bewegt und die in der Ebene der Achse des Walzwerkzeuges und der Walzachse
liegt. Falls jedoch nur eine Axialballigkeit (Längsballigkeit) der Verzahnung des
Walzwerkzeuges erzeugt werden soll, wird die Grundfläche des Kegels von einer Geraden
gebildet,längs der sich das Werkstück mit Bezug auf das Walzwerkzeug hin und her
bewegt
und die senkrecht zu der Achse des Walzwerkzeuges und der Walzachse
liegt.
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Falle sowohl eine radiale als auch eine axiale Balligkeit erzeugt
werden soll, ist die Grundfläche des Kegels der Taumelbewegung eine Fläche
mit vorzugsweise stetiger Begren-
zung, insbesondere eine Kreis- oder
Ellipsenfläche.
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Die absolute Größe des Ausschlages der Taumelbewegung
ist
naturgemäß um so größer, je größer der Abstand von der in der
Walzachse
liegenden Kegelspitze ist, und richtet sich nach der
jeweils gewünschten Größe
der Axial- und/oder Radialballigkeit. Bei einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens
ist das Werkstück zwischen Körnerspitzen einspannbar, die exzentrisch
mit Bezug auf die Walzachse auf den Mänteln zweier Kegel
liegen,
deren Spitze in der Walzachse liegt.
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Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, daß sich das Werkstück
mit seiner
einen Seite allseitig (kuglig) bewegbar auf einen in
der Walzachse angeordneten Pfannenlager (Pendel- oder Kugellager)
abstützt
und auf einem Zapfen gelagert ist, dem von der ande-
ren
Seite des Werkstückes aus eine Taumelbewegung erteilbar ist.
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Hierbei ist
das Werkstü.ok
vorzugsweise auf einem Zentrierdorn
angeordnet, der exzentrisch zusammen mit
einem Aufnahmezapfen
auf dem
zentrisch angeordneten Einstößer
derart vorgesehen
ist, daß der
Zentrierdorn
mit den Aufnehmezapfen
eine Tauaelbewegung
längs einer Kegelbahn ausfährt,
deren Ksgelspitze
in
der
Walzachse
liegt, und äaß
sich das Werkstück
auf einem
Anlege-
oder Zwischenstück abstützt, das drehbar mittels eines Radial- und eines Axiallagers
auf dem Aufnehmezapfen gelagert ist. In aller Regel empfiehlt
es sich, die
Erfindung in der Form auszuführen, daß
der Verzahnung sowohl
eine
Axial- als
auch eine Radialbelligkeit
erteilt wird. Falle
nur die
eine
oder andere Balligkeit erzeugt
werden soll,
ist demgemäß
der
Kegel der Taumelbewegung
zu einer Dreieckfläohe
geschrumpft,
längs der sich das Werkstück
mit Bezug auf die Walzwerkzeuge
hin
und her bewegt. Auch
bei dieser Ausführung
wird zweckmäBigerweise
von einer Kegelbewegung
des Werkstückes
ausge-
gangen. Dem Werkzeug
wird dann mit Bezug auf
die Walzwerkzeuge
eine Zusatzbewegung
erteilt, durch
die die Kegelbewegung in
der einen oder anderen
Richtung jqfiech
der gewünschten Art
der Balligkeit unterdrückt
wird. Für die bisherige Erläuterung
der Erfindung ist davon ausgegangen,
daß das Werkstück
selbst
die Taumelbewegung ausführt,
Wichtig ist
jedoch nur, daß die
beschriebene Taunelbewegung mit Bezug
auf
die Walzwerkzeuge ausgeführt
wird, Es ist demgemäß
auch
möglich, die Teumelbewegung
von den Walzwerkzeugen ausführen
zu lassen.
Es ist
weiterhin auch denkbar,
daß der Walzkopf
die beschriebene
Taumelbewegung ausführt,
in dem die Walzwerkzeuge drehbar
gelagert sind,
Wichtig
bleibt auch
hier, daß
die Taunelbewegung längs
eines Kegels ausgeführt
wird, wobei sieh die Drehzahl
der Tauselbewegung
von
der Drehzahl des Werketüekez während
den Walzvorganges unterscheiden
muß, An Hand
der beiliegenden
Abbildung wird nunaehr die Erfindung
im einzelnen beschrieben.
Es zeigen:
| Fig, i eine Seitenansicht .auf eine bekannte Zahnradwalz- |
| maschine, die zur Ausführung der Erfindung benutzt |
| werden kann, |
| Fig. 2 einen Längsschnitt durch Getriebeteile der Maschine |
| der Fig. 1 zur Darstellung des Einstößers, des Aus- . |
| Werfers und der Walzräder zusammen mit dem Meisterrad, |
| Fig. 2a einen vergrößerten Längsschnitt durch die Anordnung |
| des Meisterrades und des beweglichen Anlegeetückes |
| der Fig. 2, |
| Fig. 2b einen vergrößertem Längsschnitt durch die Anordnung |
| des Einstößers und des frei beweglichen Anlegestückes |
| der Fig. 2, |
| Figo 3 einen Längsschnitt durch Getriebeteile einer im Rahmen |
| der Erfindung abgewandelten Zabnrad-Walzmaschine, wobei |
| die Walzräder von einem Zentralgetriebe - Einheit D - |
| über bewegliche Wellen, z.D. Bogenzahn-Kupplungen |
| angetrieben sind, |
| Fig. 3a eine vergrößerte Darstellung der Anordnung der Werk- |
| stUckfUhrung nach Fig. 3 mittels exzentrisch gelagerter |
| Körnerspitzen, |
| Fig. 4 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, auf eine andere |
| Ausführungsform. der Zahnrad-Walzmaschine, wobei das |
| Werkstück nur eine Drehbewegung um-die eigene Achse |
| ausführt und die erforderliche Taumelbewegung durch |
| ,Ausschwenken des schwenkbar gelagerten Walzkopfes - |
| Getriebe-Einheit C-- wurdhgeführt wird, |
| Fig. 5 eine Draufsicht auf die linke Seite der Fig. 4 |
| mit eine hydraulischen Einheit und Begrenzungsschrauben |
| zur Begrenzung der Taumelbewegung des Walzkopfes, |
| Fig. 6 eine Draufsicht auf die rechte Seite der Fig. 4 mit |
| der Darstellung einer Vorrichtung mit Meßinstrument |
| zur Kontrolle der Taumelbewegung, |
| Fig. 7 eine Draufsicht auf die in Fig. 4 dargestellte Vor- |
| richtung von oben mit Nullpunkt-Schalterpaar zur Neu- |
| tralisierung der Taumelbewegung während des Hauptwalz.- |
| vorganges, |
| Fig. 8 eine Seitenansicht auf ein Stirnrad und auf das mit |
| ihr zusammenarbeitende Walzrad zur schematischen |
| Verdeutlichung einer Ausführungsform der Erfindung |
| Fig. 9 eine Draufsicht auf ein Stirnrad und ein Walzrad zur |
| schematischen Verdeutlichung einer anderen Ausführungs- |
| form der Erfindung, |
| Fig. 10 eine andere schematische Seitenansicht auf ein Werk- |
| stUck und ein mit ihm zusammenarbeitendes Walzrad zur |
| Verdeutlichung einer weiteren Ausführungsform der |
| Erfindung in Richtung des Pfeiles X der Fig. 11 ge- |
| sehen unter Fortlassung der Walzräder 2a und 2b |
| dieser Figur, |
| Fig. 11 eine Ansicht auf die Fig. 10 in Richtung des Pfeiles
XI, |
| Figo 12 eine Ansicht auf eine Vorrichtung zur Herstellung |
| eines mit einer Balligkeit versehenen Kegelzahnrades, |
| Fig. 13 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles äIII auf
die |
| Darstellung der Fig o 12. |
Wie bereits auseinandergesetzt, sind
für die Ausführung
der
Erfindung mannigfaltige Formen von Zahnradwalzverfahren und Zahnradwalzmaschinen
möglich. Die Erfindung wird jetzt an Hand des Zahnradwalzverfahrens und der Zahnradwalzmaschine
beschrieben, die u.ao in der österreichischen Patentschrift 260 663 beschrieben
worden ist. Diese österreichische Patentschrift bezieht sich auf ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Herstellen, Verdichten und/oder zur.Profilkorrektion von Verzahnungen
auf zylindrischen Drehkörpern aller-Art durch
Walzen und ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Verzahnung von kantenfreien Grundprofilen
ausgeht und durch mindestens
drei
gleichzeitig eingreifende Walzräder,
deren Verzahnung
als
au*
Zahnlücken errechate Gegenevolvente
zu der gewünschten Verzahnung
ausgebildet ist, 3.n
Form einer Schraubenlinie auf die
Mantelfläche
des zylindrischen Werkstückes aufgetragen
wird.
Die zur Ausführung
der Erfindung benutzte Maschine
wird nunmehr
zuerst an Han
der Fig.
1 und 2 beschrieben. Es sei betont:
daB
die Erfindung weder
auf das hier beschriebene
Verfahren
noch auf die
zeichnerisch dargestellten
AusfWhrumgsbeispiele beschränkt
ist, Das Verfahren kann nach erforderliches
Umbau
der bekannten Zahnradwalzmaschinen
und Vorrichtungen
ausgeübt
werden.
Zur Ausführung
der
'Erfindung
kann eine-Maschine
mit einem Maschinenkörper
A dienen, in dem eine Welle 9 gelagert ist,
von der aus der Antrieb
der einzelnen Maschinenteile erfolgt.
Die Welle wird von einem im unteren
Teil des Maschinenkörpers A
gelagerten, nicht gezeigten Elektromotor
mit einem treibenden Keilriemenrad und einem getriebenen geilriemenrad 10
angetrieben, das auf der Welle 9 befestigt ist.
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Auf dem Maschinenkörper h sind Gehäuseeinheiten B, -C,
D und E befestigt. Die Gehäuseeinheit B dient Zur Lagerung eines
Meisterrades
8 (siehe Fig. 2), das gleichzeitig als Antriebsrad für die Walzräder 2, 2a,
2b und als Auswerfer dient. Die Gehäuseeinheit C dient zur Lagerung der Walzräder
2, 2a und 2b, während die Gehäuseeinheit B zur Lagerung des EinstöBers 11 dient,
Die Gehäuseeinheit D nimmt einen Vorratsbehälter 12 und die Teile
für die Zuführung des Werkatiickee und die Abführung
den fertig
gewalzten Zahnrades auf.
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Ein Werkstück 1 wird von Hand oder vorzugsweise
von einem Vorratabehälter 12 in die Ladestellung gebracht und von:
dort aus
mittels des EinstöBers 11 in die Arbeitsstellung gebracht.
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Vor Beginn des Walzvorganges trifft das Werkstück
1 auf die
Stirnseite 13 »des Meisterrades 8 (siehe Fig. 2a),
wo es seit-
- !ich zentriert und festgespannt wird. !fach Festamen
des
Werkstückes werden den Einstäßer 11 und dem Meisterrad
8 eine
Drehbewegung 14.und gleichzeitig eine axiale Vorsehubbewegung
erteilt, womit der Walzvorgang beginnt. -
Die Teilung
der Verzahnung des Meisterrades 8 muß so exakt wie möglich der gewünschten Teilung
des zu walzenden Zahnrades entsprechen. Die weitere Ausbildung der Verzahnung des
Meisterrades ist im übrigen ohne Bedeutung und kann gleich der Verzahnung des Werkstückes
sein.
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Zum Zwecke der Zentrierung des Werkattlckes kann auch der Einstößer
11 mit einem Zeatriervorsprung 15 versehen sein, der mit einer entsprechenden Zentrierbohrung
16 des Werk-Stückes zusammenarbeitet (siehe Fig. 2a und 2b), Auch die Stirnseite
13 des Meisterrades 8 könnte zum gleichen Zweck mit einer Zentrierbohrung oder einem
Zentriervorsprung versehen sein, die mit einer entsprechenden Zentriereinrichtung
des Rohlings zusammenarbeitet.
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In dem Gehäuseteil C sind im Ausführungebeispiel drei Walzräder 2,
2a und 2b vorgesehen, die gleichmäßig auf dem Umfange verteilt rund um die gemeinsame
Achse des Werkstückes 1 und des Meisterrades 8 angeordnet sind, Zum Zwecke einer
genauen Zentrierung und Verzahnung des Werkstückes wird die Anordnung von drei Walzrädern
2, 2a und 2b bevorzugt, Zur Lagerung der Walzräder 2, 2a und 2b dienen Exzenterwellen
17, auf denen
lose drehbar mit Hilfe von Nadellagern 18 die Walzräder
gelagert sind. Die Exzenterwellen 17 sind exzentrisch mit Bezug auf Lagerzapfen
19, die lose drehbar in dem Gehäuseteil C gelagert sind.
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Die Walzräder 2, 2a und 2b kämmen mit der Verzahnung des Meisterrades
8 und werden im Ausführungsbeispiel (Fig. 2) vom Meisterrad 8 angetrieben.
Statt dessen können die Walzräder
- wie es in Fig. 3 dargestellt
ist - unmittelbar angetrieben werden. Es ist auch möglich, anstelle dieser beiden
zeichnerisch dargestellten Möglichkeiten, das Werkstick selbst anzutreiben, Das
Meisterrad 8 ist auf einer Pinole 20 befestigt,''die drehbar im Gehäuseteil B gelagert
ist. In entsprechender Weiseist der Einstößer 11 an einer Pinole 21 befestigt, die
drehbar im Gehäuseteil E gelagert ist. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 werden
auf weiter unten näher beschriebene Weise sowohl die Meisterrad-Pinole 20 als auch
die Einstößerpinole 21 drehbar von der Antriebswelle 9 aus angetrieben.
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Zur Einstellung des Verformungsdruekes ist ein hydraulisch-oder auf
eine andere Art betätigtes Zahnrad und Zahnkranz 22 vorgesehen, das auf dem Gehäuseteil
C lose drehbar um die Achse des Meisterrades 8 gelagert ist. Zu diesem Zweck ist
an dem Gehäuseteil C eine zentrische Buchse 23 vorgesehen, auf der mit Hilfe eines
Nadellagers 24 das Rad 22 drehbar gelagert ist.
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Dieses Rad 22 ist mit drei auswechselbar vorgesehenen Zahnsegmenten
25 versehen, die zusammen eine Innenverzahnung bilden und die mit Zahnsegmenten
26 kämmen, die auf dem Lagerzapfen 19 der Exzenterwellen 17 befestigt sind. Die
Zahnsegmente 25 und die Zahnsegmente 26 bilden somit ein Getriebe.
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Außer den als Innenverzahnung ausgebildeten Zahnsegmenten 25 ist eine
Außenverzahnung 27 auf dem Außenumfang des Rades 22 vorgesehen, die mit einer Zahnstange
28 kämmt. Die Zahnstange 28 ist als Gewindehülse ausgebildet, deren innere Gewindebohrung
auf
das Gewinde einer Gewindespindel 29 sufgeeahraubt ist. Die in die Verzahnung
27 eingreifende Zahnstange 28 dient zur Einstellung des Raddurchmessers und der
Verzahnungstiefe.
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Die Zahnstange 28 ist mit der Verzahnung 27 des Rades 22 derart
verbunden, daB eine Axialbewegung der Gewindespindel 29 eine Drehbewegung der Eazenterwellen
17 - 17 hervorruft. Die
Gewindespindel 29 mittels eines Handrades 31 eingestellt. Wie bereits oben auseinandergesetzt,
kann der Antrieb der Walzräder 2, 2a und 2b auf beliebige Weise durchgeführt werden.
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Bei der als Beispiel dargestellten Ausführungsform der Erfindung Fig.
1 und Fig. 2 ist ein Zentralantrieb gewähltio bei
dem das Meisterrad 8 gleichzeitig
als lntriebsrad für die Walzräder 2, 2a und 2b dient. Das Meisterrad
8, von dessen Genauigkeit die Teilungegenauigkeit des Werkstückes
abhängt, wird
in einer kegeligen Aussparung 33 der Auswerferpinole
20 be-
festigt, die in einem Antriebszahnrad 34 drehfest, aber axial
verschiebbar gelagert ist, Das Antriebszahnrad 3¢-ist wiederum
drehbar in dem Gehäuse B gelagert und kämmt mit einen Zwischenrad
35, das wiederum mit einem von der Antriebswelle 9 ange-
triebenen
Zahnrad 36 kämmt.
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Für die Auswerfer- oder Meisterradpinole 20 ist eine Äzialbewegung
37 und eine entgegengesetzt zu ihr gerichtete Axial-
bewegung 38 vorgesehen.
Im Zusammenhang mit diesen Bewegungen ist eine hydraulische Einheit
39 (siehe hig. 1) angeordnet,
die mit_der Auswerferpinole 20 mittels
einer Kupplung 40 drehbar, jedoch axial fest verbunden ist.
Gegenüber der Auswerferpinole 20, jedoch mit ihr auf gleicher Achse, ist
die Pinole 21 des Einstößers 11 angeordnet; sie ist frei drehbar im Gehäuse 1 gelagert.
Im Ausführungsbeispiel (siehe Fig. 2) wird sie darüber hinaus ebenso wie die Einstößerpinole
kraftschlüssig angetrieben. Die Übersetzungen der ,Antriebe weichen voneinander
ab, so daß die Einatößerpinole eine geringere Drehzahl hat
gl,s die Auswerferpinole.
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Der Verformungsdruck der Walzräder wird durch Einstellung
des 'hydraulischen Druckes des Drnekaittels für die Beauf.-schlagung
einer hydraulischen Einheit bestimmt, die das Rad 22 in entsprechender
Richtung zu drehen suchte Nach Beendigung des Hauptverfornungsvorganges
werden die
Zahnprofile des Werkstückes durch kurzzeitige UXschaltung
der Drehrichtung der Walzräder 2, 2a und 2b weiter verfeinert.
Im Ansohluß
an den Hauptverformungsvorgang wird der Walzkopf - Einheit O in
Fig. 4 bis Pig. 7 - von seiner zentrischen
aacialsteliung
seitlich ausgeschwenkt. Die Ausschwenkung des
Walzkopfes kann auf in
Fig. 5 darge2elite leise mit Stellschrauben 84, 84a und
einer hydraulischen Einheit 83 bestimmt und durch ein Meßinstrument
85 kontrolliert werden, die gleichzeitig als Kontrollgerät
der Balligkeit der Werkstückverzahnung diento Die Gegenevolventenverzahnung
der Walzräder 2, 2a und 2b
bleibt jedoch mit
der gewalzten und anschließend ballig gewalz-
ten Verzahnung
den Werkstückes im Eingriff, indem jetzt der
Walzkopf (Einheit 0
in Fig4) in seine Mittelstellung bzw.
exakte
Aaialstellung zurückkehrt und nur die Oberfläche der Verzahnung verfeinert und verdichtet
und das Profil korrigiert werden.
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Die beiden Arbeitsräume der hydraulischen Einheit 44 (siehe Fig. 2)
können währenddessen unbeaufschlagt bleiben, indem jetzt nur das hydraulische Arbeitsmittel
aus der bis dahin beaufschlagten Seite unter Umständen über eine Drossel abfließt.
Dies ist sogar notwendig, wenn das Werkstück 1 zwischen dem Einstößer 11
und der Stirnseite 13 des Meisterrades 8 kraftschlüssig festgeklemmt worden ist.
Das über die Drossel abfließende hydraulische Druckmittel liefert jetzt wiederum
die Widerlagerkraft, die während dieser Profilverfeinerung und Oberflächenverdichtung
naturgemäß weitaus geringer ist als während des eigentlichen Walzvorganges.
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Danach wird durch die oben erwähnte hydraulische Einheit das Zahnrad
22 auf Gegenrichtung geschaltet, wodurch die Walzräder-2, 2a und 2b so weit aus
dem Werkstück 1 herausbewegt werden, daß das Werkstück 1 entspannt wird. Die hydraulische
Einheit 39 der Auswerferpinole 20 ist schon vorher auf Gegenrichtung geschaltet
worden. Jetzt wird auch die hydraulische Einheit 44 der Einstößerpinole 21 auf Gegenrichtung
geschaltet, indem jetzt der Kolben dieser hydraulischen Einheit von linke her in
der Fig. 1 mit hydraulischem Druckmittel beaufschlagt wird, Auf diese Weise wird
das Auswerfen des fertig gewalzten
Rades durchgeführt. Bei dieser
Auswerferbewegung kann ohne
weiteres die Einstößerpinole 21 aohneller zurückbewegt
werden
als die Auswerferpinole 20, da jetzt nicht mehr das Werkstück 1 kraftschlüssig
gehalten zu werden braucht.
Die Walzrollen 2, 2a und 2b sind auf
bekannte Weise mit einem Einlauf- und einem Auslaufkegel versehen. Ihre Profilierung
im einzelnen ist beispielsweise in der österreichischen Patentschrift 260 663 dargestellt
und braucht hier
nicht näher beschrieben zu werden. Zur Ausführung der Erfindung
kann die soeben beschriebene Maschine benutzt werden, indem sie in einer Art, die
nunmehr beschrieben wird, nur wenig umgebaut zu werden braucht, z.B. wie es in den
Fig. 4 bis 7 zeichnerisch dargestellt ist.
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In der schematischen Darstellung der Fig. 8 ist das Werkstück mit
1 und eines der Walzräder mit 2 bezeichnet. Das Werkstück 1 dreht sich um die Achse
3_, während die Walzräder 2, 2a und 2b stationär gelagert sind und sich um ihre
Achse 46 zu drehen vermögen. Das Werkstück vermag außerdem eine Axialbewegung in
Richtung des Pfeiles 37, 38 (siehe Fig. 1) auszuführen. Entweder das Werkstück 1
oder die Walzräder 2, 2a und 2b oder beide sind auf nicht näher dargestellte Weise
angetrieben. Außer den beschriebenen Bewegungen führt das Werktstüek eine Taumelbewegung
4 um den Punkt 7 aus, der in der Walzachse 3 liegt. Es taumelt hierbei hin und her
längs einer Geraden 4a, die in derjenigen Ebene liegt, in der auch die Walzachse
3 und die Achse 46 des Walzrades liegen. Die Größe der Strecke 4, um die das Werkstück
hin und her taumelt, ist naturgemäß von dem Abstande der Meßstelle von der
Kegelepitze 7 abhängig und richtet sich nach der gewünschten Balligkeit. Bei der
soeben beschriebenen Taumelbewegung längs einer Geraden 4a ergibt eich eine Radial-
oder Breitenballigkeito Die Taumelbewegung der Werkstückachse 3 erfolgt längs
eines
Kegels 4, der hier zu einem Dreieck abgeflacht ist,
das in der Ebene der Walzachse
liegt.
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An Hand der Fig. 9 ist das Verfahren zur Herstellung
ausschließlich einer Längs- oder Axialballigkeit dargestellt.
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In diesem Falle ist wiederum die Kegelspitze
mit 7 bezeichnet.
Die Strecke bzw. das Dreieck 5, um welches die Achse
3 des
Werkstücks 1 hin und her taumelt, liegt jetzt jedoch senk-
recht
zu derjenigen Ebene, in der die Achse 46 des Walzwerk-
zeuges und die Achse
3 des Werkstückes liegt.
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An Hand der Fig. 10 und 1-1 ist eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dargestellt* bei dem sowohl eine Mängs-oder Axialballigkeit
als auch eine Radial- oder Breitenballigkeit erzeugt wird. In diesem
falle wird dem Werkstück 1 eben-
falls eine Taumelbewegung
um dig Spitze 7 erteilt, die in der
Walzachse 3 liegt.
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Alle Punkte der Achse 3 den Werkstückes
1, die diese Taumel-
bewegung ausführen, liegen jetzt
jedoch auf einem Kegel 6,
dessen Grundfläche von einer Kreinfläche
47 gebildet wird,
Unabhängig hiervon führen sowohl das Werkstück
als such die
Walzräder eine Umlaufbewegung und das Werkstück
eine Azialbewegung 42 aus. Wie sich aus Fig. 11 ergibt, sind
für die
Ausführung des Walzvorganges vorzugsweise drei Walzräder
2,
2a und 2b vorgesehen.
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An Hand der Fig. 12 und 13 ist schematisch
die Ausführung der Erfindung zur Herstellung einer Balligkeit
an einen Kegelzahnrad gezeigt. Die Walz- oder Werkzeugräder sind
aueb.ier
mit 2, 2a und 2b bezeichnet und werden im Sinne
der einge-
zeichneten Pfeile 48, 48a und 48b angetrieben. Das Werk-
stück
1, das vorzugsweise eine bereits vorgefertigte Verzah-
nung hat, trägt
das Bezugszeichen lso Es führt zusätzlich
zu seiner Drehbewegung
49 um die Walzachse 3 eine Taumelbewegung 6 um die Kegelspitze
7 aus, die in der Walzachse 3
liegt. Auch in diesem Falle bewegt sich
die Achse des Werkstücks 1a in einer Kegelebene 6 mit einer kreisfömigen
Grundfläche 47. Das Werkstück 1a ist auf der seiner Aufnahmespindel
1b abgekehrten Seite kugelig oder allseitig beweglich
abgestützt. Der
Taumelantrieb entsprechend den Tauielkegel und die kugelige Abstützung
können konstruktiv ähnlich der
an Hand der Fig.
2a und 2b dargestellten Ausführlmgefors aus-
gebildet sein.
Das Werkstück 1avird hierbei von Walzrädern 2, 2a und 2b zentrisch gehalten,
und als Vorschub des Werkstückes wird der in axialer Richtung
ausgeübte Walzdruck benutzt.
Wie bereits auseinandergesetzt,
braucht die Kegelspitze 7
nicht unbedingt in der Mitte des Zahnrades
in seiner 'Axialrichtung gesehen zu liegen. Die Grundfläche
des Kegels kann eine beliebige Außenkontur haben. In aller
Regel wird sich
jedoch eine kreis- oder ellipsenförmige Grundfläche
empfehlen. An Hand der Fig. 3, 3a ist etwas genauer die Art
dargestellt, wie konstruktiv die erfindungsgemäß vorgesehene Tauselbewegung
des Werkstückes -mit Bezug auf die Walzwerkzeuge erreichbar ist.
Das
Werkstück ist auch hier mit i bezeichnet und ist auf des
Zapfen
51, 51a befestigt. Die Walzwerleuge sind wie vorher
mit 2, 2a und
2b bezeichnet und werden durch Zahnradgetriebe 52
der
Einheit B im Sinne der Pfeile 48 angetrieben, wodurch dem Werkstück 1 eine Drehung
im Sinne des Pfeiles 54 erteilt wird. Es sind hierbei insgesamt drei Walzwerkzeuge
2, 2a und 2b vorgesehen, die gleichmäßig auf dem Umfange des Werkstückes 1'verteilt
sind und mit seiner Verzahnung kämmen.
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Über die Antriebswelle 55 und Zahnräder 56, 56a, 56b und 56c
werden die Zahnräder 58, 58a sowie die Zahnräder 58b und 58c und die Halterungen
60 und 60a der Körnerspitzen 53 und 53a mit einer Drehzahl angetrieben, die im Sinne
der obigen Ausführungen von derjenigen Drehzahl verschieden ist, die dem Werkstück
1 von den Walzrädern 2, 2a und 2b her erteilt wird, Jede der Halterungen bzw. Wellen
60 und 60a weist eine Körnerspitze 53 bzw. 53a auf. Die Körnerspitze 53a ist jedoch
um 180o gegenüber der Körnerspitze 53 versetzt. Beide Wellen 60 und 61 werden
im Sinne der Pfeile 62 und 62a, also im gleichen Sinne, von der Welle 57 bzw. 59
mit einer Drehzahl ungleich derjenigen der Drehung des Werkstücks 1 angetrieben,
Die Exzentrizitäten 63 und 63a der beiden Körnerspitzen sind mit der Länge der einzelnen
Achsenzapfen abgestimmt. Bei Antrieb der Körnerspitzen 53 und 53a von der Welle
57 bzw. 59 aus wird also dem Werkstück 1 eine Taumelbewegung 47 erteilt,
bei der
sich die Mittellinie 3 des Werkstücks 1 um die Walzachse 3 auf einem
Kegelmantel 47 (Fig. 10) mit den beiden Kegeln 6 und 6a bewegt, deren Spitze 7 in
der Ebene 3b liegt und die Walzachse 3 in dieser Ebene schneidet,
Die
Art des Antriebes der drei Walzräder 2, 2a und 2b dieser Ausführungsform der Erfindung
ist in Fig. 3 dargestellt. Die drei Walzräder können auch auf in Fig. 2 dargestellte
Weise mit einem Meisterrad 8 kämmen, das genau der Teilung der Verzahnung des Werkstückes
1 entspricht. Der Antrieb der Walzräder 2, 2a und 2b kann auch mittelbar von diesem
Meisterrad 8 aus erfolgen. Das alles kann entsprechend der Maschine der Fig. 1,
2, 3 bzwo der Fig. 4 bis 7 ausgebildet sein.
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Die Vorrichtung der Fig. 2 baut auf derjenigen der Fig. 1 auf. Der
Ausstößer 20 und das Meisterrad 8 sind also wiederum drehbar und axial in beiden
Richtungen verschiebbar angeordnet. Das gleiche gilt auch mit Bezug auf den Einstößer
11. Bei der Fig. 2 werden jedoch zur Ausführung der Erfindung der Ausstößer 20 und
das Meisterrad 8 mit einer anderen Drehzahl angetrieben als der Einstößer 11. Zu
diesem Zwecke ist zwi-
de Zahnradübersetzung angeordnet. Über den Getriebezug der Einheit B werden
der Ausstößen 20 und das Meisterrad 8 mit eine Drehzahl angetrieben, die. beispielsweise
für eine bestimmte Ausführungsform. n = 350 min-1 beträgt, Der Einstößen 11 wird
von der Hauptwelle 9 über den Getriebezug der Einheit E in gleicher Drehrichtung
mit einer Drehzahl angetrieben, die z.B. n = 171,875 min-1 beträgt.
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Auf dem Meisterrad 8 ist in der Walzachse 3 ein AnlegestLick 64 vorgesehen,
das über die in der Fig. 2 rechte Stirnseite des Meisterrades 8 hinausragt. Das
Anlegestück 64 stützt sich über ein Pendellager 65 ab, das eine Kugelfläche 66 aufweist,
deren
Mittelpunkt 67 in der Walzachse 3 liegt. Das Pendellager
65 ist wiederum in einer Schraubenmutter 68 gehaltert, die auf die Pinole 20 aufgeschraubt
ist und gleichzeitig zur Halterung des Meisterrades 8 dient. Nach außen hin wird
das Anlegestück 64 mittels einen in das Meisterrad 8 geschraubten Gewindering
69 unter Einhaltung eines ausreichenden Spiels gehalten, so daß sich das Anlegestück
64 kugelig längs der Fläche 66 um den Punkt 67 zu bewegen vermag, der in der
Walzachse 3 liegt,
Die Kegelfläche 70 der Pinole 21 des Einstößers 11 liegt
zentrisch zu der Walzachse 3, mit der diejenige der Getriebeeinheit E zusammenfällt,
Auf der Pinole 21 ist jedoch ein Aufnahmezapfen 71 vorgesehen, dessen Achse
exzentrisch-schräg zu der Walzachse 3 und der Achse der Getriebeeinheit E liegt.
Die exzentrische Achse 72 schneidet die Walzachse*3 im Punkte
73. Wie sich aus der Darstellung ergibt, ist im Ausftüirongsbeispiel (Fig,
2, 2a, 2b) die Exzentrizität des Aufnahmezapfens 71 derart
vorgesehen, daß diese Exzentrizität 0,8 ma in einen
Abstands
von 195 nm von dem Punkte 73 ab beträgt, Die Größe
der Exzentrizität
richtet sich nach der gewünaehten Größe
der zu erzeugenden Balligkeit
der Verzahnung des Werkstückes 1.
Der Aufnahmezapfen
71 besitzt an seinen linken nach außen weisendem finde einen
Zeatriervorsprung 15, auf den das Werk-
stück 1 aufschiebbar ist.
Der Zentriervorsprung 15 liegt :en-
triech zu der eamentrischen
Achse 72 des Aufnahmezapfens 71.
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Auf den exzentrischen Aufnahmezapfen 71 ist ein Anlegestück
75 lose drehbar gelagert, und zwar mit Hilfe eines Radial-Wälzlagers 76 und
außerdem mit Hilfe eines Axial-Wälzlagers 77a
Die Achse
dieser Zager und dieses Anlegestückes 75 sind zen-
trisch zu
der Exzenterachee 720
Das Werkstück 1 wird auf den
Zentriervorsprung 15 geschoben, woraufhin der Einstößer
11 das Werkstück 1 gegen den vorspringen-
den Ansatz
des Alegestückes 64 drückt. Die Maschine kann Jetzt
in
Betrieb genommen werden, wobei das Werkstück 1 von Meister-
rad
8 aus, das gleichzeitig den Antrieb der Walzräder 2, 2a und
2b
synchronisiert, in Drehung versetzt wird, und zwar im Ausführungsbeispiel
mit der Drehzahl n = 350 min 1. Hierbei läuft das
Werkstück
1 auf dem exzentrischen Zentriervorsprung 15 im. Der Mittelpunkt
73 der Kegelfläche 74 fällt mit de* Walsachse 3
den Werketticke
zusammen, indem die Izzenteraahse die Malzachse 3
schneidet,
Die Drehzahl des Zentrierzapfens 15 und des ezzentri®ehen
Auf-
nahmezapfens 71 ist in Ausführungsbeispiel Fig. 2 etwa
halb so
groß wie die Drehzahl, mit der das Werkstück
1 um die Walzachse 3
mittels des Meisterrades 8 bzw. der Walzräder
2, 2a und 2b ange-
trieben wird. Mit dieser geringeren Drehzahl
wird also den Werkstück 1 eine zusätzliche Tauselbewegung um
den Punkt 67 erteilt,
der während des Walzenn mit
den Punkte 73 zueasmenfällt. Die
E=zenterachse 72 bewegt
sich hierbei auf einen Kegelmantel 47
(Fig. 10 und 11)v-wodurch
der Verzahnung des Zahnrades sowohl eine Radial-
als auclqsine Azialballigkeit erteilt wird.
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Es ergibt eich hieraus, daß sich bei diesen Walsvorgang
das
lnlegeettlek 75 gegen das Werkstück 1 legt und hierbei mit
der
höheren Drehzahl 350 min 71 auf den Aufnabnezapfin
71 umläuft, der die geringere Drehzahl $.B, n = 171,875
min 71 hate
Die Axialkraft, die zur Mitnahme des Werkstückes 1
durch das Meisterrad 8 erforderlich ist, wird hierbei von der hydraulischen Einheit
44 des Einstößers 11 über das Axial-Wälzlager 77 auf das Anlegestück 75 ausgeübt.
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Von der Hauptwelle 9 wird ein Einbringungsgetriebe 79a, 79b, 79e,
79d und 79 (siehe Figo 2) angetrieben, das in dem Maschinenständer A befestigt
ist. Das Zahnrad 79b ist aus zwei miteinander korrespondierenden Teilen 79b und
81 hergestellt, auf Lagerzapfen 80 drehbar gelagert und mittels Schraubenverbindung
82 radial einstellbar vorgesehen. Dieses Einbringungsgetriebe bzw. das Einbringungsrad
79d hat die Aufgabe, das Werkstück 1, das mit einer balligen Verzahnung versehen
werden soll, mit den Zähnen genau in die Zahnlücken der Walzräder 2, 2a und 2b
bzw. des Meisterrades 8 von Zahn zu Zahn zu synchronisieren. Der Antrieb
des Einbringungsrades 79d erfolgt zwangsläufig über die soeben beschriebene Übersetzung
von der Antriebswelle 9 aus. Die genaue Lage des Einbringungerades 79d kann mit
Hilfe der Schraubenverbindung 81 des Zwischenrades 79b und dessen Unterteilung 80
eingestellt werden.