DE1817649B2 - Rollmaschine zum laengsballigen nachrollen von zahnflanken vorgearbeiteter zaehne zylindrischer werkstuecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollmaschine zum längsballigen Nachrollen von Zahnflanken vorgearbeiteter Zähne zylindrischer Werkstücke, bei der mit der Verzahnung des Werkstückes kämmende Werkzeugzähne auf die Oberfläche der Werkstückzahnflanken im Sinne einer plastischen Verformung einwirken und bei der die Werkstückspindel an einer um eine Schwenkachse hin und her antreibbaren Schwenkbrücke gelagert ist, wobei die Schwenkachse die Drehachse des Werkstückes schneidet.

Mit diesem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik von Rollmaschinen Bezug, wie er in der USA.-Patentschrift 2 362 763 beschrieben ist. Dort verläuft die Schwenkachse des Zapfens der Schwenkbrücke parallel zur gemeinsamen Tangentialebene an die Werkzylinder von Werkzeug und Werkstück und schneidet die Drehachse des Werkstückes etwa mittig zu diesem. Durch die Schwenkbewegung des Werkstückes um den Zapfen der Schwenkbrücke wird eine über die Breite des Zahnrad-Werkstückes kreisförmig verlaufende Teilkreislinie erzeugt, deren Teilkreiszylinder dementsprechend eine tonnenförmige Gestalt erhält. Der Nachteil einer derart längsballig hergestellten Zahnflanke besteht darin, daß sie in zwei Ebenen nachgerollt ist, da die Eingriffslinie zu den beiden Außenseiten des Zahnrades abfällt, wie dies durch die tonnenförmige Gestalt des Teilkreiszylinders bedingt ist. Durch dieses räumliche Nachrollen verschiebt sich der Nullpunkt der Evolvente der Zahnflanke auf dessen Durchmesser bezogen, so daß sich die Kopfhöhe und die Fußhöhe der Zähne des Zahnrades über den Längsverlauf der Zähne im Bereich der Längsballigkeit verändern. Durch diese den Durchmesser verändernden Eingriffsverhältnisse der Zähne wird der ruhige Lauf der Zahnräder und deren Tragfähigkeit verschlechtert. Außerdem ist die Einhaltung von genauen Werten der Längsballigkeit bei deren Herstellung sehr erschwert. Eine Meßkontrolle ist kaum möglich. Diese Nachteile sind auf die tonnenförmige Gestalt der Mantelfläche des Teilkreiszylinders des bearbeiteten Zahnrades zurückzuführen.

ίο Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist die Schaffung einer Nachrollmaschine für Zahnflanken, in der diese Zahnflanken längsballig geformt werden und die Mantelfläche des Teilkreiszylinders des bearbeiteten Zahnrades parallel zur Drehachse des Zahnrades bleibt.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schwenkachse der Schwenkbrücke senkrecht zur gemeinsamen Tangentialebene an den Wälzzylindern von Werkzeug und Werkstück verläuft.

Die Wirkung der damit beanspruchten Maßnahme besteht darin, daß die ursprüngliche Lage der Evolvente und somit die »Kopfhöhe« und die Fußhöhe der Zähne des Zahnrades über den Längs verlauf der Zähne im Bereich der Längsballigkeit im wesentlichen unverändert erhalten bleiben, weil der Teilkreisdurchmesser und der Abwälzdurchmesser parallel bleiben. Die besseren Eingriffsverhältnisse ergeben einen ruhigeren Lauf der erfindungsgemäß nachgerollten Zahnräder, die außerdem eine höhere Tragfähigkeit als bisher aufweisen. Es lassen sich außerdem genaue Werte der Längsballigkeit einhalten und kontrollieren.

Zum einschlägigen Stand der Technik wird zusätzlieh auf die nachfolgend behandelten Patentschriften verwiesen:

Die deutsche Patentschrift 1 006 697 zeigt eine Werkstückspindel mit einem kugeligen Werkstückträger, dessen Tragzapfen das Werkstück aufnimmt und in einem Winkel zur Längsachse der Werkstückspindel in einer stirnseitigen Kugelschale derselben stehend befestigt ist, wobei der Krümmungsmittelpunkt der Kugelschale in der Mittelebene der Zahnbreite des Werkstückes liegt. Das Werkstück ist in Zahneingriff mit drei drehangetriebenen Lehrzahnrädern und führt zwischen diesen eine Taumelbewegung entsprechend der Schrägstellung seines Tragzapfens aus, wodurch die Erzeugung längsballiger Zahnflanken am Werkstück erfolgt. Auch hier erfolgt ein räumliches Nachrollen ähnlich wie bei der USA.-Patentschrift 2 362 763. Der Teilzylirder am nachgerollten Werkstück erhält durch die Taumelbewegung an seinen Enden ebenfalls einen bogenförmigen Verlauf. Die hieraus folgenden Nachteile sind mindestens in bezug auf die verschlechterte Tragfähigkeit und die ungünstigen Eingriffsverhältnisse die gleichen wie bei der vorgenannten USA.-Patentschrift.
Demgegenüber zeigt die Erfindung, wie man in einfacher Weise durch Ankippen der Schwenkbrücke die Längsballigkeit der Zahnflanken vorgearbeiteter Zähne zylindrischer Werkstücke in bezug auf die Eingrifsverhältnisse und Tragfähigkeit verbessern kann, weil nemlich dadurch die Mantelfläche des Teilkreiszylinders des nachgerollten Zahnrades parallel zur Drehachse des Zahnrades bleibt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind, wie an sich bekannt, zwei sich dia-

metral am Werkstück gegenüberstehende Rollwerkzeuge vorhanden, die mit der Drehachse des Werkstückes in einer Ebene liegen, wobei die beiden Rollwerkzeuge e.ne größere Zahnbreite als diejenige des Werkstuckes aufweisen. Hierzu sei erwähnt, das es durch die USA-Patentschrift 2 232 4C8 an Maschinen zum Preßglätten von Zahnradflanken bekannt ist, zwei sich am Werkstück diametral gegenüberstehende Rullwerkzeuge zu verwenden. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um eine Vorrichtung zum länes- ic balligen Nachrollen von Zahnflanken

Die Sch%venkbrücke kann die Roliwerkzeii"e vorteilhaft stirnseitig umgreifen und dabei an zwei Zapfen am Maschinengestell gelagert sein. Die Schwenkbewegung einer Brücke mittels eines hydraulischen Zylinders zu bewirken und die Anschläge einstellbar zu machen ist an einer Zahnradschabemaschine durcn die USA.-Patentschrift 3 207 035 als solche bekannt.

Die Unteransprüche sollen nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch gelten.

In der Zeichnung ist die zum längsballigen Nachrollen von Zahnflanken dienende Rollmaschine schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die Rollmaschine in Aufsicht in teilweisem Schnitt und

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung II-II der Fi» 1

Die zum längsballigen Nachrollen dienenden Verzahnungsrollwerkzeuge 1 und 2 sind mit vollen Linien als geradverzahnte Werkzeugrollen dargestellt deren parallele Zahnprofile mit 3 bezeichnet sind' Zwischen beiden Verzahnungsrollwerkzeu»en befindet sich das mit vorgearbeiteten Zähnen versehene zylindrische Werkstück, das als Zahnrad 4 dargestellt ist dessen vorgearbeitete Zähne mit S bezeichnet sind. Es können auch schrägverzahnte Werkstücke nachgerollt werden. Die schrägen Zähne am Werkstück ind gestrichelt angedeutet und mit 5 α bezeichnet, während die korrespondierenden schrägen Zähne an den Verzahnungsrollwerkzeugen mit°3fl bezeichnet sind.

Die Verzahnungsrollwerkzeuge 1 und 2 sind auf drehangetriebenen Rollspindeln 6 und 7 befestigt. Beide werden in gleichem Drehsinn angetrieben, wie dies durch die Richtungspfeile angedeutet ist. Das zwischen den beiden Verzahnungsrollwerkzeugen in Zahneingriff mit diesen befindliche Werkstück 4 rotiert in entgegengesetztem Drehsinn, wie dies durch den zugeordneten Richtungspfeil angedeutet ist. Das Werkstück kann frei rotieren oder auch drehangetrie- 5η ben sein. Die Verzahnungsrolhverkzeuge 1 und 2 sind breiter als das zwischen ihnen aufgenommene vorverzahnte Werkstück 4. Die Mantelfäche des Teilkreiszylinders des bearbeiteten Zahnrades 4 ist durch die strichpunktierte Teilkreislinie 9 angedeutet. Das Längsballigformen der Zahnflanken erfolgt durch Ankippen oder Verkanten der Zahnflanken von Werkzeug und Werkstück gegeneinander nach oben und nach unten in bezug auf die Rollebene 10, die durch die Achsen 6 α und 6 b der Rollspindeln und der Drehachse des Werkstückes hindurchgeht, wobei die Schwenkachse 11 die Drehachse des Werkstückes schneidet und senkrecht zur gemeinsamen Tangentialebene an die Wälzzylinder von Werkzeug und Werkstück verläuft. 6_S

Die Nachrollmoschine hat ein Maschinenbett 15 mit Führungen 16 für zwei Rollspindelschlitten 17 und 18, in denen die Rollspindeln gelagert sind, welche die beiden Verzahnungsrollwerkzeuge 1 und 2 tragen. Die vorderen Stützlager dieser Rollspindeln sind mit 19 und 20 bezeichnet. Beide Rollspindelschlitten stehen u.iter einem hydraulischen, zur Maschinenmitte hin gerichteten Anpreßdruck, der durch die Pfeile 21 und 22 angedeutet ist. Insoweit ist der Aufbau dieser Rollmaschinen als solcher bekannt und ist deshalb nicht in Einzelheiten dargestellt.

Die mit 24 bezeichnete Schwenkbrücke umgreift die Verzahnungsrollwerkzeuge 1 und 2 und ist außerhalb derselben an zwei Zapfen 25, die koaxial zueinander angeordnet sind, am Maschinengestell 23 gelagert. Zur Aufnahme der Wälzlager 26 dienen Augen 27, die Teile des Gestells 23 der Maschine sind. Die Schwenkachse 11 ist zugleich die Mittenachse der Drehzapfen 25. Sie liegt, wie schon erwähnt, in der Rollebene 10, die durch die Achsen 6a und Ta der beiden Rollspindeln 6 und 7 geht. In dieser Ebene liegt auch die Achse 28 ~ der Werkstückspindel 28, die mittels Wälzlager 29 Li der Längsmitte der Schwenkbrücke gelagert ist. Diese Werkstückspindel hat einen Zapfen 30 zur Aufnahme dv-s Werkstückes, eines Zahnrades, dessen vorgearbeitete achsparallele Zähne ballig nachgeformt werden sollen. Das Werkstück ist auf dem Zapfen 30 mittels der Mutter 32 auswechselbar befestigt und durch Beilagen 31 mittig zur Schwenkachse 11 justiert. Das Auswechseln des Werkstückes erfolgt bei auseinandergfahrenen Rollspindelschlitten 17 und 18.

Die Schwenkbrücke 24 besteht aus einer Längswand 24 0, in deren Mitte eine Aufnahmebohrung 46 für die Wälzlager 29 der Werkstückspindel angeordnet ist. Diese Längswand verläuft parallel zu den Stirnseiten der Verzahnungswcrkzeugrollen 1 und 2. Rechtwinklig zu dieser Längswand erstrecken sich die beiden Querwände 2Ab, welche die Verzahnungsrollwerkzeuge umgreifen und die beiden Zapfen 25 tragen. Die Schwenkbrücke hat einen Boden 24 c, der unterhalb der Verzahnungsrollwerkzeuge frei von diesen liegt. In der senkrechten Mittenebene der Bohrung 46 hat der Boden 24 c eine Bohrung 47 für den in ihr befindlichen Zapfen 48 einer Gabel 33, die achsparallel zu den beiden Rollspindeln steht. Die Gabel trägt den Stift 34 für die Verbindungslasche 35, die ihrerseits mit dem Kopf 36 der Kolbenstange 37 eines hydraulischen Bewegungsgetriebes 38 gelenkig verbunden ist. Das Bewegungsgetriebe 38 besteht aus dem Zylinder 39, dem Kolben 40. Die doppelseitig durch die Deckel 41 hindurchgeführte Kolbenstange 37 hat an ihren Enden Gewindeansätze 42 für zwei aufschraubbare und einstellbare Endanschläge 4?.. Das Bewegungsgeifiebe ist auf einer Grundplatte 49 innerhalb des Bettes und unterhalb der beiden Rollspindelschlitten 17 und 18 mittig zwischen diesen angeordnet. Die Gabel 33, die Verbindungslasciie 35 und der Kopf 36 der Kolbenstange befinden sich in einer Aussparung 50 des Maschinenbettes.

Durch diesen Bewegungsmechanismus erfolgen die Schwenkbewegungen der Schwenkbrücke 24 und mit ihr des mchzurollenden Werkstückes 4 um die Schwenkachse 11 der Schwenkbrücke. Der Schwenkwinkel, den die Achse 28 α der Werkstückspindel insgesamt symmetrisch zur Rollebene 10 ausführt, ist in der F i g. 2 mit α bezeichnet. Die hin- und hergehende Schwenkbewegung im Sinne des Ankippens der Zahnflanken ist durch den Doppelpfeil 44 angedeutet. Hierzu führt der Kolben 40 eine hin- und heree-

hende Bewegung aus. Das hierzu umsteuerbare Hydrauliksystem ist als solches bekannt und durch den Doppelpfeil 45 angezeigt.

Im ,Takte der Umsteuerung des hydraulischen Bewcgyngsgctricbcs 38 führt die Schwenkbrücke oszillierende Schwenkbewegungen aus, die in beiden Richtungen durch die Anschläge43 begrenzt sind. Die Größe das Schwcnkwinkels « ist ein Maß für die erzeugte Längsballigkeit der Zahnflanken 5 bzw. 5 a des vorverzahnten Werkstückes 4. Die auf diese Weise erzeugte Längsballigkeit hat die Eigenart, daC die Mantelfläche des Teilkreiszylinders des bearbei teten Zahnrades parallel zur Drehachse des Zahnra des bleibt.

Wenn man unsymmetrische Balligkeit am Werk stück erzeugen will, so werden die Beilagen 31 ent sprechend verändert, so daß die Mitte des Zahnrade; nicht mehr über der Schwenkachse zu liegen kommt Die Schwenkachse kann innerhalb der Breite des zu ίο bearbeitenden Zahnrades liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rollmaschine zum längsballigen Nachrollen von Zahnflanken vorgearbeiteter Zähne zylindrischer Werkstücke, bei der mit der Verzahnung des Werkstückes kämmende Werkzeugzähne auf die Oberfläche der Werkstückzahnflanken im Sinne einer plastischen Verformung einwirken und bei der die Werkstückspindel an einer um eine Schwenkachse hin und her antreibbaren Schwenkbrücke gelagert ist, wobei die Schwenkachse die Drehachse des Werkstückes schneidet, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (11) der Schwenkbrücke (24) senkrecht zur gemeinsamen Tangentialebene an die Wälzzylinder von Werkzeug und Werkstück verläuft.

2. Rollmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, zwei sich diametral am Werkstück (4) gegenüberstehende Rollwerkzeuge (1, 2) vorhanden sind, die mit der Drehachse des Werkstückes in einer Ebene liegen (10), und daß die beiden Rc Uwerkzeuge eine größere Zahnbreite als diejenige des Werkstückes aufweisen.

3. Rollmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbrücke (24 α) die Rollwerkzeuge (1, 2) stirnseitig umgreift und an zwei Zapfen (25a) .?.m Maschinengestell (23) gelagert ist.